【在太空吃什么?全株可食精英作物登陆未来太空农场!】随着人类探索太空的步伐不断加快,以空间食物保障为核心的太空农业将会引起越来越广泛的关注。近日,中国农业科学院都市农业研究所(以下简称都市所)在《自然—通讯》发表展望性文章https://t.cn/A6MRyP6k,深入分析了太空农业系统对作物的独特要求,创新性地提出了面向太空农场进行作物改良的全株可食精英植物策略。

人类上太空吃什么?

随着世界人口的不断增长,有限的地球资源面临枯竭的威胁。论文通讯作者、都市所研究员任茂智认为,人类即将进入大航天时代,飞上太空之后吃什么是一个必须认真思考的问题。

携带人造食品不失为一种选择,但任茂智认为,人造食品会受到地域和资源的限制,在陌生的外太空环境中不可持续。而带着合适的种子上太空,则有可能在改造外星环境的同时,也为移民人类提供可持续的食物。

论文共同通讯作者、都市所研究员杨其长认为,随着外太空探索的不断深入,保障宇航员以及星月旅居人员食物保障的供给方式也将会提到议事日程,农业的形态也将由乡村农业和都市农业延伸到太空农业。

任茂智告诉《中国科学报》,进入太空的人类将面临完全不同于地球的生存环境。科学家正在研究农作物如何适应地外空间的特殊环境,这就是太空农业。

“太空食物的首选是植物。”任茂智说,植物是第一生产者,它可以提供人类生存所需要的淀粉、油脂和蛋白质。而且,面对太空中的磁场、辐射、重力等特殊环境,植物的适应性明显高于动物。

例如,在空间站内,重力微弱;在月球上,重力只有地球上的1/6。人类在这种重力环境下,体液不能正常流动。“植物也会受到影响,但植物的弹性很大。”任茂智说。

论文第一作者刘永明介绍,植物在空间站中仍然可以开枝散叶,进行营养生长。但一般很难开花结果,即其生殖生长受到阻碍。

地球上的农作物主要为人类提供淀粉和油脂,而植物蛋白相比动物蛋白不易于人类吸收。

因此,如何改造农作物,使之既能够适应太空环境,又能够为人类提供全面的营养,就成为遴选太空植物的标准。

“在此基础上,我们认识到,全株可食用的作物应当是未来太空农场中首选的农作物。如果根茎叶都可食用的话,不需要等到农作物开花结果,作物长出来一点就能为人类提供食物了。”任茂智说。

过去的太空种植试验往往关注如何让植物开花结果。杨其长说,这是国际上首次提出,以全株可食作为遴选太空作物的标准,完全转变了太空作物研究的思路。

全株可食的农作物

为了寻找易于改造的作物,他们遴选了几百种植物,包括水稻、小麦、玉米、棉花、马铃薯,甚至包括沙漠中常见的骆驼刺。

刘永明说,其中,水稻、小麦、玉米的可食用部分只有种子,茎秆要改造成人类可食的比较困难。骆驼刺虽然耐逆境生存能力很强,可能更加适应地外空间的环境,但它产量低,不可供人类食用,改造难度也很大。

针对太空农业的特殊需求,团队研发的首个“月球微型农场”于2019年1月经嫦娥4号送上月球背面,搭载了中国农业科学院培育的棉花、油菜和马铃薯种子,成功实现了人类首次在月球培育植物幼苗的试验,拉开了农业走向太空的序幕。

随后,该团队将目光投向了传统作物马铃薯。马铃薯生长3个月后就可以结出薯块,薯块或大或小都可食用,而且营养丰富,是一种改造起来比较容易的作物。

任茂智告诉记者,马铃薯的果实和茎叶目前还不能直接食用的主要原因是含有龙葵素这种毒素。假如能培育出不产生龙葵素的马铃薯,那么果实和茎叶都可以食用。而利用基因编辑技术就能实现这一目标。

除此之外,任茂智还想给马铃薯加上不同的特殊基因,产生一些人类在太空中需要的物质。

例如,抗氧化物质虾青素,抗高原反应的红景天苷,人们爱吃的牛肉蛋白,甚至可食用抗体和疫苗,都可以在马铃薯中添加相关基因,作为生物反应器来生产。

杨其长介绍,我们设想中的太空农场应该主要采用无土栽培生产方式,尤其是优先考虑固体基质栽培或气雾栽培。所创制的全株可食精英马铃薯,在人工可控环境下采用气雾栽培可实现光温水气肥的一体化的控制,大幅度提高马铃薯产量和品质。这种气雾栽培也非常有利于定植与采收。

“实际上,除了马铃薯,很多十字花科作物都是全株可食用的,只要稍加改造使之适应太空环境也能成为优秀的精英作物。”任茂智说。

杨其长介绍,我们所探究的适宜于太空农业需求的作物培育方法,构建可用于太空植物工厂环境下全株可食精英植物的创制途径,未来可为人类探索太空食物供给提供有效的技术手段,同时该技术的综合应用也将会有效促进太空农业、都市农业和乡村农业的发展。

生物多样性提供丰富的基因资源

从地球到太空,有三类太空农场应用场景。首先是微重力的空间站,其次是太阳系内的月球基地和火星基地,再到外太空的类地行星。

这三类环境都需要设计不同的农作物。尤其是太空中已知的与地球接近的行星大约有1000多颗,这些行星上尚未发现植被或其他生命体。“这意味着地球将是宇宙植物的起源中心。”任茂智说。

而且,每一颗类地行星的环境都与地球不同,“兵马未动粮草先行,科学家要提前设计好适应不同需求的植物,先让植物去改造。”任茂智说,这就需要打破学科界限、物种界限和空间界限来进行思考和创新,提出一系列战略性的科学问题。

“地球将成为整个宇宙植物的起源中心、繁殖中心和科研中心、创新中心。”任茂智说。地球上丰富的生物多样性就是为整个宇宙做准备。从珠穆朗玛峰、青藏高原到太平洋大海沟,从北极到南极,从火山口到沙漠,都有植物身影。而那些适应了特殊的地球环境的形形色色的生物将可能为移民太空的农作物提供丰富的基因资源。

杨其长说:“根据已知的环境参数,以及土壤成分,我们可以利用植物工厂模拟空间站和月球等外太空环境,进而开展精英作物改造和遴选的工作,为空间探索提供技术储备。”

“我们的策略旨在为太空农场开发出食用部分更多、营养成分更丰富、产量更高、养分利用更有效的精英作物,对太空作物的设计及高效太空农业系统的构建具有指导性和前瞻性意义,为未来人类深空探测和星际移民提供食物和生存保障。”刘永明说。https://t.cn/A6xhxPD0

【在太空吃什么?全株可食精英作物登陆未来太空农场!】随着人类探索太空的步伐不断加快,以空间食物保障为核心的太空农业将会引起越来越广泛的关注。近日,中国农业科学院都市农业研究所(以下简称都市所)在《自然—通讯》发表展望性文章https://t.cn/A6MRyP6k,深入分析了太空农业系统对作物的独特要求,创新性地提出了面向太空农场进行作物改良的全株可食精英植物策略。

人类上太空吃什么?

随着世界人口的不断增长,有限的地球资源面临枯竭的威胁。论文通讯作者、都市所研究员任茂智认为,人类即将进入大航天时代,飞上太空之后吃什么是一个必须认真思考的问题。

携带人造食品不失为一种选择,但任茂智认为,人造食品会受到地域和资源的限制,在陌生的外太空环境中不可持续。而带着合适的种子上太空,则有可能在改造外星环境的同时,也为移民人类提供可持续的食物。

论文共同通讯作者、都市所研究员杨其长认为,随着外太空探索的不断深入,保障宇航员以及星月旅居人员食物保障的供给方式也将会提到议事日程,农业的形态也将由乡村农业和都市农业延伸到太空农业。

任茂智告诉《中国科学报》,进入太空的人类将面临完全不同于地球的生存环境。科学家正在研究农作物如何适应地外空间的特殊环境,这就是太空农业。

“太空食物的首选是植物。”任茂智说,植物是第一生产者,它可以提供人类生存所需要的淀粉、油脂和蛋白质。而且,面对太空中的磁场、辐射、重力等特殊环境,植物的适应性明显高于动物。

例如,在空间站内,重力微弱;在月球上,重力只有地球上的1/6。人类在这种重力环境下,体液不能正常流动。“植物也会受到影响,但植物的弹性很大。”任茂智说。

论文第一作者刘永明介绍,植物在空间站中仍然可以开枝散叶,进行营养生长。但一般很难开花结果,即其生殖生长受到阻碍。

地球上的农作物主要为人类提供淀粉和油脂,而植物蛋白相比动物蛋白不易于人类吸收。

因此,如何改造农作物,使之既能够适应太空环境,又能够为人类提供全面的营养,就成为遴选太空植物的标准。

“在此基础上,我们认识到,全株可食用的作物应当是未来太空农场中首选的农作物。如果根茎叶都可食用的话,不需要等到农作物开花结果,作物长出来一点就能为人类提供食物了。”任茂智说。

过去的太空种植试验往往关注如何让植物开花结果。杨其长说,这是国际上首次提出,以全株可食作为遴选太空作物的标准,完全转变了太空作物研究的思路。

全株可食的农作物

为了寻找易于改造的作物,他们遴选了几百种植物,包括水稻、小麦、玉米、棉花、马铃薯,甚至包括沙漠中常见的骆驼刺。

刘永明说,其中,水稻、小麦、玉米的可食用部分只有种子,茎秆要改造成人类可食的比较困难。骆驼刺虽然耐逆境生存能力很强,可能更加适应地外空间的环境,但它产量低,不可供人类食用,改造难度也很大。

针对太空农业的特殊需求,团队研发的首个“月球微型农场”于2019年1月经嫦娥4号送上月球背面,搭载了中国农业科学院培育的棉花、油菜和马铃薯种子,成功实现了人类首次在月球培育植物幼苗的试验,拉开了农业走向太空的序幕。

随后,该团队将目光投向了传统作物马铃薯。马铃薯生长3个月后就可以结出薯块,薯块或大或小都可食用,而且营养丰富,是一种改造起来比较容易的作物。

任茂智告诉记者,马铃薯的果实和茎叶目前还不能直接食用的主要原因是含有龙葵素这种毒素。假如能培育出不产生龙葵素的马铃薯,那么果实和茎叶都可以食用。而利用基因编辑技术就能实现这一目标。

除此之外,任茂智还想给马铃薯加上不同的特殊基因,产生一些人类在太空中需要的物质。

例如,抗氧化物质虾青素,抗高原反应的红景天苷,人们爱吃的牛肉蛋白,甚至可食用抗体和疫苗,都可以在马铃薯中添加相关基因,作为生物反应器来生产。

杨其长介绍,我们设想中的太空农场应该主要采用无土栽培生产方式,尤其是优先考虑固体基质栽培或气雾栽培。所创制的全株可食精英马铃薯,在人工可控环境下采用气雾栽培可实现光温水气肥的一体化的控制,大幅度提高马铃薯产量和品质。这种气雾栽培也非常有利于定植与采收。

“实际上,除了马铃薯,很多十字花科作物都是全株可食用的,只要稍加改造使之适应太空环境也能成为优秀的精英作物。”任茂智说。

杨其长介绍,我们所探究的适宜于太空农业需求的作物培育方法,构建可用于太空植物工厂环境下全株可食精英植物的创制途径,未来可为人类探索太空食物供给提供有效的技术手段,同时该技术的综合应用也将会有效促进太空农业、都市农业和乡村农业的发展。

生物多样性提供丰富的基因资源

从地球到太空,有三类太空农场应用场景。首先是微重力的空间站,其次是太阳系内的月球基地和火星基地,再到外太空的类地行星。

这三类环境都需要设计不同的农作物。尤其是太空中已知的与地球接近的行星大约有1000多颗,这些行星上尚未发现植被或其他生命体。“这意味着地球将是宇宙植物的起源中心。”任茂智说。

而且,每一颗类地行星的环境都与地球不同,“兵马未动粮草先行,科学家要提前设计好适应不同需求的植物,先让植物去改造。”任茂智说,这就需要打破学科界限、物种界限和空间界限来进行思考和创新,提出一系列战略性的科学问题。

“地球将成为整个宇宙植物的起源中心、繁殖中心和科研中心、创新中心。”任茂智说。地球上丰富的生物多样性就是为整个宇宙做准备。从珠穆朗玛峰、青藏高原到太平洋大海沟,从北极到南极,从火山口到沙漠,都有植物身影。而那些适应了特殊的地球环境的形形色色的生物将可能为移民太空的农作物提供丰富的基因资源。

杨其长说:“根据已知的环境参数,以及土壤成分,我们可以利用植物工厂模拟空间站和月球等外太空环境,进而开展精英作物改造和遴选的工作,为空间探索提供技术储备。”

“我们的策略旨在为太空农场开发出食用部分更多、营养成分更丰富、产量更高、养分利用更有效的精英作物,对太空作物的设计及高效太空农业系统的构建具有指导性和前瞻性意义,为未来人类深空探测和星际移民提供食物和生存保障。”刘永明说。https://t.cn/A6xhxPD0

#北大事儿#【北大举办第一届“怀柔论坛”,聚焦生命健康与生物医学成像】近日,北京大学联合北京市怀柔区人民政府、北京市怀柔科学城管委会举办的第一届“怀柔论坛”开幕。论坛主题为“生命健康与生物医学成像”,旨在聚焦生命健康领域,探讨如何依托先进的生物医学成像研究设施,发现和探索关键核心科学问题,促进成像技术与基础生命科学、与临床医学尤其是精准医学等领域的交叉融合,推动后续原创性重大科学问题研究以及技术创新的开展。论坛邀请了国内相关领域著名专家学者150余人,通过学术报告及圆桌讨论的形式,进行深入的交流和探讨。https://t.cn/A6MoyCPK


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 【朱是西与部分优秀校长座谈时强调 全力做好高考工作 培养更多优秀人才】​​#高质量发展•南阳更出彩##奋力打造河南省副中心城市##喜迎二十大豫讲豫出彩# 5月
  • #世界电影票房[超话]#韩国上周末观影人次top10(2022年6月10日-2022年6月12日)1.犯罪都市2:81万7019,累计1050万38682.掮客
  • 我妈闺蜜:你和你女儿一起来我这边,我赚钱养你们,你女儿给我当媳妇哈哈哈哈哈,绝对没有问题。那天想了很久谁能陪我一起啊……我想找个很亲近很亲近的人,但是刚好身边没
  • 《那一束月光》情感本初体验⚠️可能会剧透本质上就是换乘恋爱,dm问了我一些情感经历之后给我分配了姜安心这个角色,其实不得不承认,挺贴我的。最后一个环节女生要选择
  • 某人说如果耳鼻喉挂了就立马从图下跳下去在老黄同志眼中我可能是一个完全的生活低能儿也可能一直是一个文静腼腆的淑女却不知道我早已经在很小的时候就被养歪了每次都能做到
  • 【#V总发福利# 盲抽20份签名照】#618超级福利节# 3折的VIP这不就来了吗!立即参加戳>>关注@腾讯视频VIP 转评本条微博,V总抽10位幸
  • 5.1-5.5真是长篇大论的我本人p1原来是4.30的图,那就欢迎回到四会8!!!p2跟两位宝5.1过来跟大家挤你的婚礼(真滴一般一般)p3广东宏远牛逼就不用我
  • #人世间# 我的观后感其实只有一句话,「一定要奔赴我所热爱的,去追寻我的成就感。」 在前二十年的生命中里一直在各种情绪里纠缠,在各种疑惑中碰撞,一直在追问自己的
  • 布袋和尚化现的弥勒佛,何以在琉球国形成了普遍的信仰,是现代学者的重要研究对象,尤其在弥勒信仰复兴的今天,《赤田首里殿内》已成为大乘佛教在冲绳的文化标识。《赤田首
  • ”连日来,裕安区江家店镇林寨村志愿者金俊为村民介绍垃圾分类屋的使用方法,垃圾分类屋的使用是个新鲜事物,村民们都纷纷前来看看究竟咋使用。#六安创建全国文明城市#
  • 家里没粽子我决定过几天再过端午(吃粽子)神烦我爸每天整这么多东西我都吃不过来了因为我很贪婪新买的咖啡都还没喝大白天碳水拉满感觉魂都在飘了谁懂这种感觉但是我爱碳水
  • 温柔治愈文案 原图在主页置顶❤️❤️1.你走你的 别不幸福.2.人很奇怪 突然相爱 突然不爱.3.太多相识又归零 我们又算什么.4.入了心的人 见与不见都思念.
  • 为了弘扬不朽的抗美援朝精神,致敬最可爱的人,当天,由团市委、市退役军人事务局、市少工委主办的红领巾会客厅抗美援朝纪念日专场在东市街小学举行。【吕山首个#红领巾e
  • #每日一善[超话]##每日一善# #阳光信用# 人生的起跑处,我们都差不多,没有背景,没有世故,有的只是无暇的梦想;我们要跑的路很长,过程很艰辛,于是我们学会了
  • 【提示和要求】(1)请自助选择词语,把题目补充完整(2)可以大胆选择你最能驾驭的文体进行写作(3)文中不要出现真实的地名、人名、校名等(4)抄袭是不良行为,请不
  • “不论是强制报告主体还是普通群众,通过平台网上报警一定程度上会减轻报警人的心理负担,通过将该小程序在全区范围内推广,将会进一步扩大涉未成年人案件的线索。结合未成
  • IT之家了解到,深空探测实验室由国家航天局、安徽省、中国科学技术大学三方共建,是面向世界航天科技前沿和国家航天强国战略需求,围绕深空探测领域国家重大科技工程和国
  • 此外,如果你本人性格优柔寡断,也可穿这几种颜色的衣服,增强自己的效率。你适合什么颜色,一看便知#易经智慧# “金木水火土”这五行,基本上每个中国人都听说过,五行
  • 致援护勇士(诗一首)哨声打碎了夕阳晚霞妆点衣裳热忱陪伴奋战温柔轻踏月光晨阳微露默默返乡终于等到这一天轻轻的,您走了不带走一丝尘埃工作人员无一死角把垃圾统统清扫轻
  • #每日一善# ⭐#正能量# 要记得,生命极短。超会挖宝的星星给你们整理了9款宿舍常用的收纳神器,太适合学生党和上班族了,我最喜欢动物笔筒和铁艺置物架,用来装化妆