研究者正在收集月壤中的擬南芥 圖片來(lái)自Tyler Jones
將實(shí)驗(yàn)中的植物放入管中準(zhǔn)備進(jìn)行基因分析 圖片來(lái)自Tyler Jones
科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了植物在月球上生長(zhǎng)的可行性，表明與在地球火山灰中相比，擬南芥植株在月球土壤樣本中的生長(zhǎng)速度較慢，并表現(xiàn)出更多應(yīng)激跡象。這些月壤是阿波羅任務(wù)中收集的樣本。作者指出，這些發(fā)現(xiàn)表明為了讓植物能在月球土壤中有效生長(zhǎng)，對(duì)植物和月壤的相互作用還需進(jìn)一步研究。相關(guān)研究結(jié)果5月12日發(fā)表于《通訊—生物學(xué)》。
美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的Robert Ferl和同事測(cè)試了月壤是否能支持植物生命，他們讓擬南芥（一種產(chǎn)于歐洲和非洲的開花植物）在十二個(gè)土壤樣本中生長(zhǎng)，這些土壤由阿波羅11號(hào)、12號(hào)和17號(hào)月球任務(wù)收集。
Anna-Lisa Paul（左）和Rob Ferl（右）正在實(shí)驗(yàn)室中操作月壤 圖片來(lái)自Tyler Jones
Rob Ferl正在稱量月壤，這些樣本自阿波羅11號(hào)、12號(hào)和17號(hào)任務(wù)帶回后一直封存在試管中。圖片來(lái)自Tyler Jones
由于每次任務(wù)中收集的樣本來(lái)自不同土層，阿波羅11號(hào)的樣本暴露于月球表面的時(shí)間比阿波羅12號(hào)和17號(hào)樣本更久。研究者檢查了這些植物之間、以及與16份地球火山灰樣本中生長(zhǎng)的擬南芥相比是否存在生長(zhǎng)和基因表達(dá)差異（火山灰的顆粒大小和礦物組成與月球土壤類似）。
研究者發(fā)現(xiàn)，種子雖然可以在所有土壤環(huán)境中生長(zhǎng)，但月球土壤中的植物比在火山灰中長(zhǎng)得更慢，需要更長(zhǎng)時(shí)間展葉，有更多生長(zhǎng)停滯根。雖有些月壤植株的形狀和顏色與火山灰中生長(zhǎng)的類似，但另一些生長(zhǎng)受阻，含有發(fā)紅的黑色素——這是植物應(yīng)激的典型跡象。對(duì)三株較小顏色較暗淡植物進(jìn)行的遺傳分析表明它們有超過(guò)1000個(gè)基因（大多與應(yīng)激有關(guān)）的表達(dá)水平與火山灰中植株不同。
到第16天火山灰中的植物（左）和月壤中的植物（右）已經(jīng)有了明顯的生理差異 圖片來(lái)自Tyler Jones
此外，研究者發(fā)現(xiàn)阿波羅11號(hào)采集樣本中生長(zhǎng)的植株，長(zhǎng)勢(shì)弱于阿波羅12號(hào)和17號(hào)樣本中植株，與火山灰中植株相比表達(dá)了更多不同水平的基因。阿波羅11、12和17號(hào)收集樣本中的植株分別表達(dá)了465、265和113個(gè)不同水平的基因。這些基因中71%與鹽分、金屬和含活性氧分子造成的應(yīng)激有關(guān)。
Anna-Lisa Paul在進(jìn)行精細(xì)的植物收取工作，以便進(jìn)行后續(xù)的基因分析。圖片來(lái)自Tyler Jones
這些發(fā)現(xiàn)表明，月壤雖可用于種植，但它支持植物生長(zhǎng)的水平不及火山灰——尤其是那些更暴露于月球表面的月壤。研究者推測(cè)，宇宙射線和太陽(yáng)風(fēng)破壞了月壤，而且這些月壤中含有微小的鐵顆粒，或誘發(fā)植物的應(yīng)激反應(yīng)，損害其發(fā)育。
相關(guān)論文信息：
https：//doi.org/10.1038/s42003-022-03334-8
作者：馮麗妃 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)