【48812】中科院分子植物杰出中心在我国空间站展开微重力调控植物株型研讨

  北京时间6月4日6时33分，神舟十五号飞船回来舱在酒泉春风着陆场成功着陆。当即，随舱下行的载人空间站第四批空间科学试验样品在着陆场交给空间使用整体，并于当天正午回来北京，顺畅运抵中科院空间使用工程与技能中心，空间使用体系整体的有关人员进行了试验样品根本状况查看，承认回来样品无缺后，随即交代给相关试验项目职责科学家。

  回来的空间科学试验样品中包含了我国科学院分子植物科学杰出立异中心的拟南芥野生型、突变体和转基因资料。相关的植物资料经过4-6周的空间培养成长，取得了完好的从麦苗期到抽薹期株型发育相关图画。

  这些回来拟南芥样品是在试验完毕时在微重力环境中实时-80℃冷冻固定的, 它们将带回中科院分子植物杰出中心试验室接着来进行研讨剖析。

  植物茎的负向地性成长是一个很杂乱的进程，它在坚持植株的株型，减轻倒伏和进步产值等方面具有极端重大意义。虽然人们对植物向重性成长的研讨取得了一些发展，但该进程的详细机制还不明晰。植物特有的经典LAZY蛋白保存地在重力信号转导途径中发挥重要的效果。lazy1和lazy12346突变体负地性成长才能（部分）缺失，lazy1植株表现为侧枝倒垂成长，lazy12346显现爬行成长表型，失掉负向重性成长才能。研讨团队还发现一类非经典LAZY蛋白，它在调控株型功用上与LAZY1彻底相反，效果机理也彻底不同，该基因的过表达植株在地上1g重力条件下，也表现为侧枝分枝视点明显增大或地上部分负向地性彻底损失的表型 。

  在我国空间站生命科学项目中，我国科学院分子植物科学杰出立异中心蔡伟明研讨团队承当了“空间微重力环境调控植物细胞结构和功用的分子网络研讨”，初次在空间展开了拟南芥和水稻LAZY宗族突变体和转基因植物的研讨。经过使用我国空间站问天舱生命生态柜大通培植物成长单元，培养了经典LAZY蛋白对应的lazy1和lazy12346突变体，以及过表达水稻非经典LAZY蛋白转基因植株。侧重剖析空间飞翔条件下，微重力对植物株型的影响以及讨论LAZY宗族蛋白介导植物微重力感触和调控株型的重要功用。

  从2022年11月29日发射神舟十五号载人飞船入轨后，设备设备、通电运行至2023年1月10日完毕试验，本项目在轨展开了41天试验，覆盖了拟南芥从麦苗期到抽薹期的成长周期。期间航天员在轨进行了两次样品收集，收集到的植物样品保存于-80℃低温存储柜中。2023年6月4日，样品随神舟十五号回来舱回来地上。在北京完结交代样品后，将转运至上海试验室中做进一步检测剖析。

  本次空间项目开始完结的试验内容有：在轨调查从麦苗到抽薹期的株型和对获取图画的开始剖析；取得回来地上的完好植株样品，用以后续剖析。经过将空间获取的图画和地上对照比较，发现空间微重力环境能康复lazy1单突和lazy12346多突的侧枝视点大和爬行成长的表型；一起，过表达非经典LAZY蛋白的地上部分向重性缺失植株的表型在微重力条件下也根本康复。

  经典lazy1突变体的株型在地上表现为更为松懈，侧枝夹角变大；空间微重力条件下，lazy1株型康复到野生型对照水平，研讨团队估测可能是因为微重力条件下lazy1突变体茎的向光性增强的原因。lazy1突变体为研讨植物茎向光性和负向重性和谐供给了很好遗传资料。

  非经典LAZY蛋白过表达转基因植株在地上1g重力条件下茎负向重性损失，可能是因为转基因植株茎的周边组织细胞胞间连丝通透性失衡以及由此导致的成长素梯度散布无法树立有关。因为植物细胞质外体是经过胞间连丝互相联通, 非经典LAZY蛋白经过调控胞间连丝的通透性来影响成长素的梯度散布，然后决议植物茎负向重性和株型。该基因功用的进一步提醒为空间作物的株型调控供给了新的思路。

  往后使用改造LAZY宗族基因来促进不同重力条件下植物株型规划为习惯空间微重力等环境供给了新方向。后续研讨团队将进一步使用回来资料对拟南芥习惯空间环境的分子根底进行深入研讨。

  为保证项目高质量的施行，在我国科学院空间使用工程与技能中心整体的统一指挥、调度、安排下，团队科研人员蔡伟明、徐佩佩、胡金波和我国科学院上海技能物理研讨所许大钊等先后赶赴酒泉卫星发射中心和北京的中科院空间使用中心，从试验室建立、样品预备、试验设备状况承认和操作细则编制等方面展开了缜密的作业。

  此外，在5月30日刚刚发射的神舟十六号载人飞船上搭载的五项空间生命科学试验中也包含了中科院分子植物杰出中心蔡伟明研讨团队承当的小离心机试验单元的研讨使命，这次使命主要是针对从种子萌发到成长十天的麦苗阶段展开试验。研讨团队在前期作业的根底上，加入了一个微重力条件下的1g离心对照，以更好辨别空间微重力的生物学效应。终究，研讨团队会归纳神舟十五号和神舟十六号的研讨结果，获取新的科学认识，并与实践使用联系起来，改造作物种类，进步农作物产值。