北京時(shí)間6月4日6時(shí)33分，神舟十五號(hào)飛船返回艙在酒泉東風(fēng)著陸場(chǎng)成功著陸。當(dāng)即，隨艙下行的載人空間站第四批空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品在著陸場(chǎng)交付空間應(yīng)用總體，并于當(dāng)天中午返回北京，順利運(yùn)抵中科院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心，空間應(yīng)用系統(tǒng)總體的相關(guān)人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)樣品基本狀態(tài)檢查，確認(rèn)返回樣品完好后，隨即交接給相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目責(zé)任科學(xué)家。 

隨神舟十五號(hào)載人飛船進(jìn)入中國(guó)空間站生命生態(tài)柜大通培的植物生長(zhǎng)單元。本文均為 中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 供圖

返回的空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)樣品中包含了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的擬南芥野生型、突變體和轉(zhuǎn)基因材料。相關(guān)的植物材料經(jīng)過4-6周的空間培育生長(zhǎng)，獲得了完整的從幼苗期到抽薹期株型發(fā)育相關(guān)圖像。這些返回?cái)M南芥樣品是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)在微重力環(huán)境中實(shí)時(shí)-80℃冷凍固定的, 它們將帶回中科院分子植物卓越中心實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)進(jìn)行研究分析。

植物莖的負(fù)向地性生長(zhǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，它在保持植株的株型，減輕倒伏和提高產(chǎn)量等方面具有重要意義。盡管人們對(duì)植物向重性生長(zhǎng)的研究取得了一些進(jìn)展，但該過程的具體機(jī)制還不明了。植物特有的經(jīng)典LAZY蛋白保守地在重力信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮重要的作用。lazy1和lazy12346突變體負(fù)地性生長(zhǎng)能力(部分)缺失，lazy1植株表現(xiàn)為側(cè)枝倒垂生長(zhǎng)，lazy12346顯示匍匐生長(zhǎng)表型，失去負(fù)向重性生長(zhǎng)能力。

野生型、lazy突變體和轉(zhuǎn)基因植株在地面和空間微重力下株型觀察

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)一類非經(jīng)典LAZY蛋白，它在調(diào)控株型功能上與lazy1完全相反，作用機(jī)理也完全不同，該基因的過表達(dá)植株在地面1g重力條件下，也表現(xiàn)為側(cè)枝分枝角度顯著增大或地上部分負(fù)向地性完全喪失的表型。

在我國(guó)空間站生命科學(xué)項(xiàng)目中，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心蔡偉明研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了“空間微重力環(huán)境調(diào)控植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的分子網(wǎng)絡(luò)研究”，首次在空間開展了擬南芥和水稻LAZY家族突變體和轉(zhuǎn)基因植物的研究。

通過利用中國(guó)空間站問天艙生命生態(tài)柜大通培植物生長(zhǎng)單元，研究團(tuán)隊(duì)培育了經(jīng)典LAZY蛋白對(duì)應(yīng)的lazy1和lazy12346突變體，以及過表達(dá)水稻非經(jīng)典LAZY蛋白轉(zhuǎn)基因植株。此外，研究團(tuán)隊(duì)還著重分析空間飛行條件下，微重力對(duì)植物株型的影響以及探討LAZY家族蛋白介導(dǎo)植物微重力感受和調(diào)控株型的重要功能。

從2022年11月29日發(fā)射神舟十五號(hào)載人飛船入軌后，安裝設(shè)備、通電運(yùn)行至2023年1月10日結(jié)束實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目在軌開展了41天實(shí)驗(yàn)，覆蓋了擬南芥從幼苗期到抽薹期的生長(zhǎng)周期。期間航天員在軌進(jìn)行了兩次樣品采集，采集到的植物樣品保存于-80℃低溫存儲(chǔ)柜中。2023年6月4日，樣品隨神舟十五號(hào)返回艙返回地面。在北京完成交接樣品后，將轉(zhuǎn)運(yùn)至上海實(shí)驗(yàn)室中做進(jìn)一步檢測(cè)分析。

本次空間項(xiàng)目初步完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：（1）在軌觀察從幼苗到抽薹期的株型和對(duì)獲取圖像的初步分析；（2）獲得返回地面的完整植株樣品，用以后續(xù)分析。通過將空間獲取的圖像和地面對(duì)照比較，發(fā)現(xiàn)空間微重力環(huán)境能恢復(fù)lazy1單突和lazy12346多突的側(cè)枝角度大和匍匐生長(zhǎng)的表型；同時(shí)，過表達(dá)非經(jīng)典LAZY蛋白的地上部分向重性缺失植株的表型在微重力條件下也基本恢復(fù)。

后續(xù)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目將著重關(guān)注利用改造LAZY家族基因來促進(jìn)不同重力條件下植物株型設(shè)計(jì)來適應(yīng)空間微重力等環(huán)境，并進(jìn)一步利用返回材料對(duì)擬南芥適應(yīng)空間環(huán)境的分子基礎(chǔ)進(jìn)行深入研究。

為確保項(xiàng)目高質(zhì)量的實(shí)施，在中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心總體的統(tǒng)一指揮、調(diào)度、安排下，團(tuán)隊(duì)科研人員蔡偉明、徐佩佩、胡金波和中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所許大釗等先后趕赴酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心和北京的中科院空間應(yīng)用中心，從實(shí)驗(yàn)室搭建、樣品準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)裝置狀態(tài)確認(rèn)和操作細(xì)則編制等方面開展了周密的工作。

隨神舟十六號(hào)載人飛船進(jìn)入中國(guó)空間站生命生態(tài)柜的小離心機(jī)實(shí)驗(yàn)單元

此外，在今年5月30日剛剛發(fā)射的神舟十六號(hào)載人飛船上搭載的五項(xiàng)空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中也包含了中科院分子植物卓越中心蔡偉明研究團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的小離心機(jī)實(shí)驗(yàn)單元的研究任務(wù)，這次任務(wù)主要針對(duì)從種子萌發(fā)到生長(zhǎng)十天的幼苗階段開展實(shí)驗(yàn)。研究團(tuán)隊(duì)在前期工作的基礎(chǔ)上，加入了一個(gè)微重力條件下的1g離心對(duì)照，以更好鑒別空間微重力的生物學(xué)效應(yīng)。最終，研究團(tuán)隊(duì)會(huì)綜合神舟十五號(hào)和神舟十六號(hào)的研究結(jié)果，獲取新的科學(xué)認(rèn)識(shí)，并與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，改造作物品種，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。