作者:Robert Ferl 来源:《通讯—生物学》 发布时间:2022/5/13 11:11:46
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月球种植的一小步
研究发现月土中植物生长更慢,且基因存在大幅差异

 

研究者正在收集月壤中的拟南芥 图片来自Tyler Jones

将实验中的植物放入管中准备进行基因分析 图片来自Tyler Jones

科学家通过实验研究了植物在月球上生长的可行性,表明与在地球火山灰中相比,拟南芥植株在月球土壤样本中的生长速度较慢,并表现出更多应激迹象。这些月壤是阿波罗任务中收集的样本。作者指出,这些发现表明为了让植物能在月球土壤中有效生长,对植物和月壤的相互作用还需进一步研究。相关研究结果5月12日发表于《通讯—生物学》。

美国佛罗里达大学的Robert Ferl和同事测试了月壤是否能支持植物生命,他们让拟南芥(一种产于欧洲和非洲的开花植物)在十二个土壤样本中生长,这些土壤由阿波罗11号、12号和17号月球任务收集。

由于每次任务中收集的样本来自不同土层,阿波罗11号的样本暴露于月球表面的时间比阿波罗12号和17号样本更久。研究者检查了这些植物之间、以及与16份地球火山灰样本中生长的拟南芥相比是否存在生长和基因表达差异(火山灰的颗粒大小和矿物组成与月球土壤类似)。

Anna-Lisa Paul(左)和Rob Ferl(右)正在实验室中操作月壤 图片来自Tyler Jones

  Rob Ferl正在称量月壤,这些样本自阿波罗11号、12号和17号任务带回后一直封存在试管中。 图片来自Tyler Jones

研究者发现,种子虽然可以在所有土壤环境中生长,但月球土壤中的植物比在火山灰中长得更慢,需要更长时间展叶,有更多生长停滞根。虽有些月壤植株的形状和颜色与火山灰中生长的类似,但另一些生长受阻,含有发红的黑色素——这是植物应激的典型迹象。对三株较小颜色较暗淡植物进行的遗传分析表明它们有超过1000个基因(大多与应激有关)的表达水平与火山灰中植株不同。

  到第16天火山灰中的植物(左)和月壤中的植物(右)已经有了明显的生理差异 图片来自Tyler Jones

此外,研究者发现阿波罗11号采集样本中生长的植株,长势弱于阿波罗12号和17号样本中植株,与火山灰中植株相比表达了更多不同水平的基因。阿波罗11、12和17号收集样本中的植株分别表达了465、265和113个不同水平的基因。这些基因中71%与盐分、金属和含活性氧分子造成的应激有关。

Anna-Lisa Paul在进行精细的植物收取工作,以便进行后续的基因分析。 图片来自Tyler Jones

这些发现表明,月壤虽可用于种植,但它支持植物生长的水平不及火山灰——尤其是那些更暴露于月球表面的月壤。研究者推测,宇宙射线和太阳风破坏了月壤,而且这些月壤中含有微小的铁颗粒,或诱发植物的应激反应,损害其发育。(来源:中国科学报 冯丽妃)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s42003-022-03334-8

 
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