Internationale Premiere! Chinas Raumstation züchtet Reissamen, „Weltraumsamen“ kommen in Peking an

Am 4. Dezember landete die Rückkehrkapsel des bemannten Raumschiffs Shenzhou 14 erfolgreich am Landeplatz Dongfeng. Die dritte Charge von Proben für Weltraumforschungsexperimente aus der bemannten Raumstation, die mit der Kabine herabstieg, wurde an das Weltraumanwendungssystem am Landeplatz geliefert, darunter drei Kühlakkus für biologische Proben und ein behälterloser Probenbeutel.

Bild bereitgestellt vom Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, Chinesische Akademie der Wissenschaften, und Center for Space Applications, Chinesische Akademie der Wissenschaften.

Diese Probencharge wurde am 5. erfolgreich zum Space Application Engineering and Technology Center der Chinesischen Akademie der Wissenschaften transportiert. Nach der Inspektion und Bestätigung der Unversehrtheit der zurückgegebenen Proben wurden diese erfolgreich an die entsprechenden Versuchswissenschaftler übergeben. Dazu gehören Reissamen, die 120 Tage lang im Weltraum kultiviert und gezüchtet wurden und die weltweit ersten im Orbit gewonnenen Reissamen sind.

Reissamen erstmals im Weltraum gezüchtet

Reis ist das wichtigste Nahrungsmittel der Menschheit und auch der wichtigste Kandidat für das Lebenserhaltungssystem der zukünftigen bemannten Weltraumforschung. Die Nutzung der Mikrogravitation im Weltraum zur Reiszucht ist eine der wichtigsten Richtungen der Weltraumbotanikforschung. Samen sind nicht nur Nahrung für den Menschen, sondern auch Träger der Fortpflanzung der nächsten Pflanzengeneration. Wenn der Mensch langfristig im Weltraum überleben möchte, muss er dafür sorgen, dass die Pflanzen den Generationswechsel im Weltraum vollziehen können.

Bisher war es der Welt lediglich gelungen, Arabidopsis, Raps, Erbsen und Weizen im Weltraum „von Samen zu Samen“ zu züchten. Auf der chinesischen Raumstation konzentriert sich das Projekt „Molekularer Mechanismus der Blütenregulierung bei höheren Pflanzen unter Mikrogravitationsbedingungen“ auf zwei Pflanzen: Reis und Arabidopsis thaliana.

Während des Aufenthalts der Besatzung von Shenzhou-14 im Orbit wurden die Reis- und Arabidopsis-Samen 120 Tage lang in der chinesischen Raumstation kultiviert und gezüchtet, von der Injektion der Nährlösung zum Beginn des Experiments am 29. Juli bis zum Ende des Experiments am 25. November. Dabei wurde der gesamte Entwicklungsprozess „vom Samen zum Samen“ abgeschlossen, einschließlich Samenkeimung, Sämlingswachstum, Blüte und Aussaat. Dies ist weltweit das erste Reisanbauexperiment, das über den gesamten Lebenszyklus hinweg abgeschlossen wurde.

Während dieser Zeit sammelten die Astronauten dreimal im Orbit Proben, darunter Reisproben im Startstadium, Arabidopsis-Proben im Blühstadium sowie Proben zur Samenreife von Reis und Arabidopsis. Nach der Entnahme werden Proben im Blüh- bzw. Knospenstadium in einem Tiefkühlschrank bei minus 80 Grad Celsius und Proben im Samenreifestadium in einem Tiefkühlschrank bei 4 Grad Celsius gelagert.

Die im Orbit befindlichen experimentellen Proben von Reis und Arabidopsis wurden in drei Kühlbeutel für biologische Proben verpackt und mit der Raumsonde zur Erde zurückgebracht. Anschließend werden die Wissenschaftler an den zurückgegebenen Proben molekularbiologische, zytologische und metabolische Analysen sowie andere damit verbundene Untersuchungen durchführen. Durch Detektion und analytische Forschung werden sie die Gesetze und molekularen Grundlagen der Auswirkungen der Mikrogravitation im Weltraum auf Arabidopsis und Reis analysieren und eine theoretische Grundlage für die weitere Züchtung von Nutzpflanzen schaffen, die sich an die Weltraumumgebung anpassen können, sowie für die Entwicklung und Nutzung von Ressourcen der Weltraum-Mikrogravitationsumgebung.

Reis blüht im Weltraum früher

Der Reisanbau im Weltraum steht im Fokus wissenschaftlicher Forscher. Der in der Mikrogravitationsumgebung der Raumstation angebaute Reis weist viele andere agronomische Merkmale auf als der Reis auf der Erde.

Die Pflanzenart wird räumlich lockerer, der Zwergreis wird kleiner und die Höhe des Hochreises wird nicht wesentlich beeinflusst; die Blütezeit des Reises im Weltraum ist etwas früher als auf dem Boden, aber die Reifezeit verlängert sich um mehr als 10 Tage; Die meisten Spelzen können nicht geschlossen werden. Der Zeitpunkt der Blüte und der Verschluss der Spelze spielen eine wichtige Rolle, um ein ausreichendes reproduktives Wachstum der Pflanze sicherzustellen und ertragreiches und qualitativ hochwertiges Saatgut zu erhalten. Die Forscher werden die zurückgegebenen Proben für weitere Analysen verwenden.

Darüber hinaus führten die Astronauten in der Raumstation auch ein Experiment mit regeneriertem Reis durch und erhielten die Samen des regenerierten Reises. Bereits 20 Tage nach dem Schnitt der Reispflanzen regenerierten sich zwei Reiskolben. Forscher glauben, dass dies neue Ideen und experimentelle Beweise für die effiziente Produktion von Weltraumpflanzen liefert. Diese Technologie kann den Reisertrag pro Volumeneinheit erheblich steigern und ist zudem die erste Technologie zur Regeneration von Reis, die weltweit im Weltraum erprobt wird.

Auch Arabidopsis thaliana blühte erfolgreich im Weltraum. Zum ersten Mal untersuchten Forscher die Schlüsselgene, die die photoperiodische Blüte über die biologische Uhr des Weltraums regulieren. Die zurückgegebenen Materialien werden in Zukunft weiter verwendet, um eine eingehende Analyse der molekularen Grundlagen der Anpassung von Arabidopsis an die Weltraumumgebung durchzuführen.

Stabiler Betrieb eines behälterlosen Materialprüfschranks

Der diesmal zurückgegebene behälterlose Probenbeutel enthält auch 4 Kartons mit behälterlosen Material-Versuchsproben. Dabei handelt es sich um Proben, die durch Experimente entstanden sind, die im behälterlosen Materialexperimentierschrank der Raumstation in einer Mikrogravitationsumgebung durchgeführt wurden.

Der behälterlose Materialexperimentierschrank ist die erste Experimentalanlage dieser Art in China und die zweite weltweit, die erfolgreich im Orbit betrieben wird. Bisher konnte der Satellit einen stabilen Betrieb im Orbit von mehr als 590 Tagen erreichen, erfolgreich Experimente im Orbit an 7 Kisten mit Materialproben durchführen und 73 Proben erfolgreich erhitzen.

Die Chinesische Akademie der Wissenschaften erklärte, dass das Weltraumanwendungssystem durch langfristige Experimente im Orbit eine Reihe von Schlüsseltechnologien durchbrochen und gemeistert, eine große Menge wichtiger wissenschaftlicher Daten gewonnen, eine Reihe neuer Phänomene bei Weltraumexperimenten aufgedeckt und durch Bodenanalysen und -forschung einige vorläufige Ergebnisse hervorgebracht und eine Reihe von Artikeln in international renommierten Top-Zeitschriften veröffentlicht habe.

Anschließend werden die Wissenschaftler die Forschung zum Erstarrungsprozess neuer Metalllegierungen durch tiefe Unterkühlung und die Messung thermophysikalischer Eigenschaften weiter vorantreiben, um die Schlüsselbedingungen für eine leistungsstarke Vorbereitungstechnologie vor Ort zu schaffen und die Vorbereitung neuer Bodenmaterialien zu steuern.

Quelle: Beijing Daily