研究发现月土中植物生长更慢,且基因存在大幅差异

科学家经过实验研讨了植物在月球上生长的可行性,表明与在地球火山灰中相比,拟南芥植株在月球土壤样本中的生长速度较慢,并表现出更多应激迹象。这些月壤是使命中收集的样本。

研讨者正在搜集月壤中的拟南芥 图片来自Tyler Jones

将试验中的植物放入管中准备进行基因剖析 图片来自Tyler Jones

科学家经过试验研讨了植物在月球上成长的可行性,标明与在地球火山灰中比较,拟南芥植株在月球土壤样本中的成长速度较慢,并表现出更多应激迹象。这些月壤是阿波罗使命中搜集的样本。作者指出,这些发现标明为了让植物能在月球土壤中有效成长,对植物和月壤的相互作用还需进一步研讨。相关研讨结果5月12日发表于《通讯—生物学》。

美国佛罗里达大学的Robert Ferl和同事测试了月壤是否能支持植物生命,他们让拟南芥(一种产于欧洲和非洲的开花植物)在十二个土壤样本中成长,这些土壤由阿波罗11号、12号和17号月球使命搜集。

Anna-Lisa Paul(左)和Rob Ferl(右)正在试验室中操作月壤 图片来自Tyler Jones

Rob Ferl正在称量月壤,这些样本自阿波罗11号、12号和17号使命带回后一直封存在试管中。图片来自Tyler Jones

由于每次使命中搜集的样本来自不同土层,阿波罗11号的样本露出于月球外表的时间比阿波罗12号和17号样本更久。研讨者检查了这些植物之间、以及与16份地球火山灰样本中成长的拟南芥比较是否存在成长和基因表达差异(火山灰的颗粒巨细和矿藏组成与月球土壤相似)。

研讨者发现,种子尽管可以在所有土壤环境中成长,但月球土壤中的植物比在火山灰中长得更慢,需求更长时间展叶,有更多成长停滞根。虽有些月壤植株的形状和色彩与火山灰中成长的相似,但另一些成长受阻,含有发红的黑色素——这是植物应激的典型迹象。对三株较小色彩较昏暗植物进行的遗传剖析标明它们有超越1000个基因(大多与应激有关)的表达水平与火山灰中植株不同。

到第16天火山灰中的植物(左)和月壤中的植物(右)已经有了明显的生理差异 图片来自Tyler Jones

此外,研讨者发现阿波罗11号收集样本中成长的植株,长势弱于阿波罗12号和17号样本中植株,与火山灰中植株比较表达了更多不同水平的基因。阿波罗11、12和17号搜集样本中的植株分别表达了465、265和113个不同水平的基因。这些基因中71%与盐分、金属和含活性氧分子造成的应激有关。

Anna-Lisa Paul在进行精密的植物收取工作,以便进行后续的基因剖析。图片来自Tyler Jones

这些发现标明,月壤虽可用于种植,但它支持植物成长的水平不及火山灰——尤其是那些更露出于月球外表的月壤。研讨者推测,宇宙射线和太阳风破坏了月壤,并且这些月壤中含有微小的铁颗粒,或诱发植物的应激反应,危害其发育。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s42003-022-03334-8

作者:冯丽妃 来历:中国科学报

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