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德州农工大学新闻

德克萨斯农工大学研究生通过在月尘混合物中种植鹰嘴豆实现世界第一

A pink and purple hued photo shows a plant with chickpea seed at the top. The plant was grown in moondust
德克萨斯农工大学土壤与作物科学系研究生杰西卡·阿特金(Jessica Atkin)能够在75%的模拟月尘混合物中生产出第一批鹰嘴豆种子。

杰西卡·阿特金(Jessica Atkin)供图

 

对太空探索的热爱促使德克萨斯农工大学农业与生命科学学院土壤与作物科学系的研究生杰西卡·阿特金(Jessica Atkin)生产了有史以来第一个月尘种植的鹰嘴豆。

使用模拟的月尘,因为地球上没有足够的月球风化层进行实验,阿特金和她的同事们种植鹰嘴豆,在高达75%的月尘混合物中播种 – 这在几个方面都是开创性的。

根据她的研究,未来的月球宇航员可能有机会用来自月球表面种植的作物的蛋白质来代替部分预包装食品。

“月球不像地球那样有土壤,”阿特金说。“在地球上,土壤中含有富含营养物质和微生物的有机物质,这些物质支持植物生长。这些在月球上是缺失的。这增加了其他挑战,例如降低重力、辐射和有毒元素。

为了帮助解决其中一些挑战,阿特金一直在开发一种土壤改良剂,以改善月球尘埃的结构和营养成分,使其适合种植农作物。

阿特金与布朗大学的博士生萨拉·奥利维拉·桑托斯(Sara Oliveira Santos)合作开展了该项目,后者在解决月尘小粒径引起的水文问题方面贡献了专业知识。

月尘研究

阿特金在她的导师、土壤和作物科学系土壤和水微生物学家Terry Gentry博士和园艺科学系植物-微生物相互作用专家Betsy Pierson博士的指导下从事这项研究。美国农业部豆科植物育种家、华盛顿州普尔曼华盛顿州立大学教员George Vandemark博士也为这项研究做出了贡献。

阿特金利用地球的土壤再生机制,利用有益的土壤真菌与蚯蚓粪或蠕虫粪之间的相互作用,创造了肥沃的月尘。这些改良剂有助于隔离灰尘中的有毒污染物,改变土壤结构以获得更好的水力性能,并提高植物对压力源和毒素的耐受性。

三个主要作用有助于真菌解决元素污染问题。首先,毒素被隔离并结合在土壤混合物中,使它们不易被植物吸收。这样可以防止污染物被植物根部吸收。如果某些毒素通过,真菌会将其困在自身和植物根部的生物量中,从而限制进入植被和种子的毒素量。

small green plants are viewed from above in a plastic tent. The different chickpea plants vary in color determined by the moondust they are growing in.
在五周时的鹰嘴豆月尘研究中可以看到不同程度的叶绿素。

杰西卡·阿特金(Jessica Atkin)供图

 

蚯蚓粪用于提供养分并改变月球尘埃成分的物理性质。阿特金说,红色摆动蠕虫可以被带到月球上,在那里它们可以分解生物废物,如衣服、卫生用品和宇航员产生的食物残渣。

阿特金说,她之所以选择鹰嘴豆,是因为鹰嘴豆是与真菌形成有益关系的豆科植物。

“它们是一种很好的蛋白质来源,比其他粮食作物使用更少的水和氮,”她说。“我们使用德西鹰嘴豆品种来应对栖息地内的空间限制。”

利用这些技术,阿特金成功地将鹰嘴豆种植在高达75%的月球风化层模拟物中播种,这是有记录的第一次。然而,她指出了一个警告:虽然鹰嘴豆在地球上通常需要大约100天才能生产,但在月球混合物中,它们需要120天才能成熟,而且所有植物都表现出压力症状。

太空的可持续性

阿特金说,她将继续研究多代效应,并相信一旦土壤基质发生转变,它可能会导致种植其他作物的能力。

虽然阿特金说有很多变数,但这可能是长期减少废物以及月球旅行和探索可持续性的解决方案。

“使用蚯蚓养殖的新颖之处在于,无论是在空间站还是在月球上,它都可以在太空中完成,从而减少了对补给任务的需求,”她说。

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://today.tamu.edu/2024/02/01/texas-am-grad-student-achieves-world-first-by-growing-chickpeas-in-moondust-mixture/