太空生物研究为农业变革提供全新可能

2个月前 来源:科技日报 观看:35

在人类文明的长河中,农业始终是文明的基石与生存的命脉。当全球农业面临气候变化与资源枯竭的双重挤压时,科学家们努力从宇宙中寻找解决方案。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

天体生物学这门研究生命在宇宙中起源与演化的科学,通过揭示植物在微重力与太空辐射下的适应机制,为地球农业变革提供了全新可能。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

根据2021年的可用数据,全球农业用地面积为48亿公顷,2000年至2021年间,全球主要粮食作物产量增长了54%。显然,农业需求正在增长,而气候变化和资源枯竭等挑战也日益加剧。研究太空对植物的影响或为栽培作物提供创新策略,而了解植物如何适应太空的极端条件,可能有助于培育更抗逆境的作物,减少对农药的依赖。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

太空育种揭示植物抗病新机制Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

如今,科学研究越来越多地关注宇宙辐射对作物生长和农业生产力的影响。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

去年10月发表在《前沿》杂志上的一项研究中,科学家将两种知名葡萄酒品种——赤霞珠和梅洛葡萄藤,在国际空间站上存放了10个月。同时,将另一组葡萄藤留在地球上作为对照。选择这两个品种是因为它们容易感染霜霉病。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

霜霉病是全球葡萄栽培中最有害的病原体之一。据研究,受霜霉病影响的葡萄会变得干瘪,浆果成分发生很大变化,会影响红葡萄酒的化学和感官特征。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

实验结果显示,相较生存在地球上的葡萄藤,这些太空中的葡萄藤对霜霉病的敏感性显著降低。其中,梅洛品种中有11%的幼苗表现出更强的抗病性。相比之下,传统葡萄育种需要15—20年,且仅有1%—10%的植株能获得理想抗病性状。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

这一发现可能会为作物的防御机制提供线索,进而用于提高地球上作物的存活率。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

微重力“水膜”启发抗灾新基因Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

美国趣味工程网站报道称,在太空环境中,水的行为模式与在地球上截然不同,形成了独特的“诡异水”现象。想象一下,一株种在花盆里的植物,如果在地球上,重力会将水拉入土壤;但在太空中,这种情况不会发生。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

美国威斯康辛大学麦迪逊分校的植物学教授西蒙·吉尔罗伊指出,在微重力环境中,失去重力牵引的水分子暴露出“黏性本质”。它们彼此纠缠并紧附于物体表面,形成难以渗透的“水膜盔甲”。这种现象导致太空植物根系被水分包裹却难以吸收。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

当气候变化加剧洪水频发时,传统作物常因根系窒息而大面积死亡。而太空实验意外发现,植物在进化中已潜藏抗洪基因。某些品种植物能在洪水浸泡中存活数天,待水位下降后又迅速恢复生长。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

基于这一发现,科学家或许可通过基因编辑培育能够耐受水淹的作物品种,不仅适用于太空种植,更能帮助地球作物应对日益频繁的洪水灾害。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

太空农业从实验迈向应用Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

最新天体生物学研究正推动太空农业从实验走向应用。2024年底,美国路易斯安那大学团队提出,利用水凝胶基质可构建适应不同作物的低重力灌溉系统,其多孔结构能精准调控水分分布,既满足深根作物需求,又为浅根植物提供表面湿润环境。而中国科学家2022年首次完成水稻从种子到种子全生命周期培养实验,为长期太空栽培奠定了基础。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

药用植物研究同样成果斐然。2021年中国科学家的一项研究发现,返回地球的穿心莲种子,其挥发性成分含量增加,这些挥发性成分通常具有抗菌、抗炎和其他治疗益处。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

尽管太空农业研究前景广阔,但仍面临重大挑战。宇宙辐射是首要难题。《印度时报》报道称,在太空中生长的植物需要免受高剂量辐射的伤害,因为高剂量辐射会损害植物的DNA,阻碍植物生长。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

吉尔罗伊指出,宇宙中的高能粒子可能破坏生物分子结构,对植物生长构成威胁。尽管地球磁场为植物筑起天然屏障,但太空中的持续辐射仍是发展太空农业必须攻克的难关。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

随着技术迭代,太空不再是农业研究的“异星实验室”,而正成为孕育地球下一代作物的“进化加速器”。这场跨星际的农业革命,或将孕育出既能抵御宇宙射线,又能战胜地球气候危机的超级作物,为人类文明的延续播下希望的种子。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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尽管太空农业研究前景广阔,但仍面临重大挑战。宇宙辐射是首要难题。《印度时报》报道称,在太空中生长的植物需要免受高剂量辐射的伤害,因为高剂量辐射会损害植物的DNA,阻碍植物生长。Ogt即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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