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威斯康辛麦迪逊新闻

这些西红柿是这个世界的……或者他们很快就会

西蒙·吉尔罗伊(Simon Gilroy)和他的实验室对将植物送入太空并不陌生。而且,在一月底,威斯康星大学麦迪逊分校植物学教授和他的团队将再次与美国宇航局在国际空间站进行第六次实验,这次是西红柿。

绰号TASTIE,是木霉相关太空番茄接种实验的缩写,研究人员希望更好地了解植物如何在没有重力的情况下生长,以及是否有办法帮助植物应对太空飞行中生长所涉及的压力源。

TASTIE实验从卡纳维拉尔角发射到太空的报道将在2024年1月30日晚上11:50之前进行电视转播。最。

“植物知道从上到下,对吧?它们没有大脑或类似的东西,但芽向上生长,根向下生长。他们显然在使用方向信息,“吉尔罗伊解释道。

从左到右分别是肯尼迪航天中心的西蒙·吉尔罗伊、莎拉·斯旺森和阿卡迪普塔·巴克什。 照片由吉尔罗伊实验室提供

但是从方程式中去除重力,事情就会变得不稳定。而且压力很大。这就是该团队希望他们与西红柿一起发送的常见真菌能够进入的地方。

真菌是木霉属的一种,在各种土壤中普遍存在。在地球上,众所周知,这种真菌对植物生长有益,使它们生长的植物更耐寒,以便以后遇到威胁和压力源。

吉尔罗伊解释说,在地球上,当植物的根部与真菌接触时,它会在植物中引发各种警报。该植物认为自己受到攻击,因此开启了一系列基因,有效地激活了其防御系统。即使植物意识到真菌不是威胁,并且两种生物建立了互利关系,植物的防御基因仍然存在。

这意味着当植物以后遇到新的威胁时,它已经做好了准备,不必浪费时间或资源来打开保护它的基因。

正如人们所预料的那样,太空飞行充满了各种压力源,从缺乏重力到氧气供应的差异以及气体在环境中移动方式的变化。宇航员在进入太空之前要训练数年,但对于番茄种子来说,这是不可能的。

太空中的植物也往往会经历一种叫做氧化应激的东西,这会损害植物并减缓它们的生长和生产力。在地球上,植物在土壤中产生并获取称为抗氧化剂的化合物,这些化合物可以抵消氧化应激,木霉菌还帮助植物产生自己的抗氧化剂。吉尔罗伊的团队正在测试将真菌与一些番茄植物一起送上去是否有助于植物应对太空飞行的氧化应激。

在发射前一周,吉尔罗伊团队的成员在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的实验室中准备了实验材料。在几名宇航员的帮助下,专门设计的培养皿、生长容器、收获箱和一些强大的冰箱,成套的番茄种子可以前往国际空间站。其中一些西红柿将与木霉菌一起生长在相同的菜肴中,而其他西红柿将在没有真菌的情况下在自己的菜肴中生长。

植物在国际空间站上生长两周后,宇航员将小心翼翼地收获并快速冷冻样本。他们将把它们送回地球,这样吉尔罗伊和他的团队就可以研究哪些基因在与真菌一起生长的西红柿中被打开或关闭,并将其与没有真菌的西红柿的基因进行比较。

当实验在太空中进行时,国际空间站还将收集有关船上条件的数据,以帮助研究人员模拟地球上相同的生长条件,但重力又重新投入其中。这将使科学家能够在实验中分离重力的影响。

该团队还将能够使用他们从太空飞行实验中收集的数据来评估他们目前模拟地球上无重力植物生长实验的方法的准确性。

“没有反重力机器,所以,我们必须想出一种方法来模拟地球上的重力,我们可以做一个实验,”吉尔罗伊说。“我们必须做到这一点的最好方法是,我们可以让生物学失去方向感。

现在,研究人员基本上是在纺车上种植植物,因此“向上”和“向下”不断变化。它比火箭发射要复杂得多,但考虑到用于太空飞行实验的资源,它也更加可行。在地球上进行更精确的模拟意味着科学家可以更定期地进行更多的实验,并梳理出在地球以外种植植物的最佳方式。

“月球和火星——我认为我们要去的地方——它们离我们很远。对于月球来说,不断发送食物是可行的,“吉尔罗伊解释道。“但是,如果你有长期存在,这将是昂贵和困难的。一旦你到达火星等物体的距离……最终,你必须能够在一个相当的水平上自我维持。

这项研究得到了美国宇航局科学任务理事会生物和物理科学部资助# 80NSSC21K0577的支持。

 

编者注:这篇文章已经过编辑,更新了发布日期。

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://news.wisc.edu/these-tomatoes-are-out-of-this-world-or-they-will-be-soon/