佛羅里達大學的生物學家使用NASA的阿波羅11、12和17任務中的樣品,表明陸地植物模型,擬南芥,可以成功發芽和生長在不同的月球岩石中。
發芽和發展擬南芥在月球中:(a)在阿波羅月球雷果(Apollo Lunar Regolith)的所有來源中,發芽率接近100%,與JSC-1A模擬劑的速率無法區分;顯示了JSC-1A和每個阿波羅站點的兩個代表性井; (b)第6或第8天從每個井中稀釋的幼苗表明,月球岩石中的根生長不像JSC-1A中的強壯; (c)雖然對照組和月球部位之間的發芽均勻,但與JSC-1A對照相比,月球生長的幼苗並沒有繁殖;培養板井的直徑為12.5毫米。圖片來源:保羅等。 ,兩個:10.1038/s42013-022-03334-8。
該研究高級作者羅布·費爾(Rob Ferl)教授說:“對於將來的,更長的太空任務,我們可以將月球用作樞紐或發射墊。我們希望使用已經存在的土壤來種植植物是很有意義的。”
“那麼,當您在月球土壤中種植植物時會發生什麼,這完全超出了植物的進化體驗?植物在月球溫室中會做什麼?我們可以有月球農民嗎?”
為了開始回答這些問題,Ferl及其同事設計了一個看似簡單的實驗:在月球土壤中植物種子,加水,養分和光,並記錄結果。
但是他們只有12克(只有幾茶匙)的月球土壤可以進行該實驗。
從NASA借來的,這塊土壤是在阿波羅11、12和17號的月球任務中收集的。
為了種植小小的月球花園,研究人員在通常用於培養細胞的塑料板上使用了頂針大小的井。每個井都充當鍋。
一旦他們用大約一克月球土壤填充每個鍋,科學家就用養分溶液潤濕了土壤,並從中添加了一些種子擬南芥是歐亞大陸和非洲原產的小開花植物。
在月球土壤中種植這種模型植物,使作者對土壤如何影響植物的影響有了更多的了解,直至基因表達水平。
作為比較點,他們也種了擬南芥在JSC-1A中,一種模仿真實的月球土壤的陸地物質,以及模擬的火星土壤和極端環境中的陸地土壤。
在這些非肺部土壤中生長的植物是實驗的對照組。
在實驗之前,研究人員不確定在月球土壤中種植的種子是否會發芽。但是幾乎所有人都做到了。
這項研究的第一作者安娜·萊薩·保羅(Anna-Lisa Paul)教授說:“我們很驚訝。我們沒有預測。這告訴我們,月球土壤並沒有打斷植物發芽涉及的激素和信號。”
但是,隨著時間的流逝,科學家觀察到了月球土壤中生長的植物與對照組之間的差異。
例如,在月球土壤中生長的某些植物較小,生長速度較慢或大小的變化比對應物的變化更大。
保羅教授說:“這些都是物理跡象表明,這些植物正在努力應對月球土壤的化學和結構構成。”
當團隊分析植物的基因表達模式時,進一步證實了這一點。
保羅教授說:“在遺傳水平上,植物正在拔出通常用於應對壓力源(例如鹽和金屬或氧化應激)的工具,因此我們可以推斷出植物將月球土壤環境視為壓力很大。”
“最終,我們希望使用基因表達數據來幫助解決我們如何改善對植物(尤其是農作物)能夠在月球土壤中生長的水平的壓力反應,對其健康影響很小。”
“月亮是一個非常非常乾燥的地方。月球土壤中的礦物質會如何應對在其中種植的植物,加水和養分?加水會使礦物學對植物更熱情好客嗎?”該研究的合著者Stephen Elardo博士說。
後續研究將基於這些問題等等。目前,作者正在慶祝在月球上種植植物的第一步。
“我們想做這個實驗,因為多年來,我們一直在問這個問題:植物會在月球土壤中生長。事實證明,答案是肯定的,”費爾教授說。
一個紙關於調查結果發表在《期刊》上通信生物學。
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艾爾保羅等。 2022年。在阿波羅(Apollo Lunar Regolith)生長的植物目前與壓力相關的轉錄組,為月球勘探的前景提供了信息。社區生物5,382;二:10.1038/s42013-022-0334-8