曾浪　张言鼎　伍嘉辉

摘 要：空间植物科学技术，是我国当前科研工作中的一项重要内容。早在1980年代，我国就已经开始了对空间植物科学与技术的研究，主要包括植物科学问题及植物生物技术，休眠状态植物种子或生命活跃植物细胞组织和苗，高等或低等植物等，研究方式包括地面模拟研究，以及空间搭载实验研究等。经过多年的研究发现，在空间中植物会明显发生遗传变异，在代谢、生理、形态等方面都会有所改变。积极开展空间植物科学与技术的分析，对于推动生命科学研究发展，有着重要的意义。

关键词：空间；植物；科学；技术

1 空间植物科学与技术的研究方向

在空间生命科学技术领域中，生物学研究是非常重要的，通过对微重力条件的运用，对相关科学技术问题加以解决。先进生命支持系统，重力生态学当中，对于空间飞行环境下，生态系统功能、结构、稳定、进化等收到的影响，与星球居住、航天飞机等关系密切。比较生物学，对于植物及动物长期处于变重力或其它相关空间状态下，在生活、代谢、生理方面，都将发生变化，同时比较不同生物体。细胞分子生物学，注重的是在变重力和其它空间先关作用因子下，对于细胞特性、基础功能等产生的直接或间接影响。发育生物学，对于重力在正常发育功能中产生的影响加以研究，分析生物体在重力和其它空间环境下，繁殖方面受到何种影响，以及影响后代的机制等。生物技术方面，在要業界、商业空间中心之间，建立持续合作关系。

2 空间受控生态生命支持系统中的植物

虽然目前已经建立了空间站，但也不是说人们在空间拥有自主能力，其中最为关键的问题，就是生保系统的自给自足。在这一系统中，植物的地位是非常关键的，不过，不一定是植物和动物单物种，或单一群体能够完成的。1960年代曾经提出了发挥植物管合作用，在闭合生保系统中，提供碳和更新空气。1980年代，通过地面模拟试验，认清了高等植物在生保系统中的重要性。目前，对于受控生态生命支持系统的建立，最大的问题来自于生物学方面，而不是工程学方面。物种配置同样也是这一系统中的重要部分，促使物质转化率的提升，保证系统能够持续运行[1]。因此不但需要植物，对于微生物、动物等也有一定的需求，通过合理的搭配，为各自提供适宜的生存条件，在空间当中，人工的生态平衡系统，对于长期的生命支持非常重要，还需要做好很多基础保障，从单个物种、单个生物体开始。

3 空间环境与植物生命现象分析

自由空间微重力，是空间环境最主要的特点，包括太阳系行星中不同的重力。对生命现象的研究当中，对于地面研究来说，最难以达到的资源条件，就是空间微重力环境。在地球上，所有生物的生存、生长、进化，都是以1g的重力为环境。因此，通过对中立生物学的研究，了解生物进化中，地球重力产生额影响，同时了解地面研究难以达到的生命现象研究结果，使人类能够更好的认识和了解大自然。同时，也能够摸索出地球中的各种生物，对于地球重力环境不相同的环境，如何长期适应[2]。空间环境提供的条件，是一种理想的实验环境，难以在地面完全达到。经过一些研究表明，在地球之物生长中，重力对其生长方向性有决定性作用，但是通过空间试验也得出结论，在一些植物体生长中，重力并不是必须条件，即使在微重力环境中，一些植物也能够完成整个生长发育的过程。

4 空间植物商业性研究

空间植物科学技术，在研究和发展中，有着较好的应用领域，并且也具有较为明显的目标，包括空间直接作用，和对地面应用的促进带动。例如空间植物商业性研究中，涉及到农业商业、生物技术等方面。其中，农业商业并不是局限于传统农业活动或单一栽培性，含义更为广泛，包括经营性、现代商业等，在产品宣传中，除了传统农业食物产品，也有其它的产品类型[3]。研究空间生物技术，涉及到了从植物中提取的药物成分，对抗体生产率的提升，对蛋白质晶体生长的促进，以及药物微胶囊、生物材料等方面。新型复方胶囊释放系统，就是一种多层微胶囊，是一个通过空间研究的商业化项目应用。建立微重力胶囊加工系统，生产此类产品，由液体混合器、材料分散器等。研究表明，微胶囊在地面生产，直径通常都在20um以下，而在空间生产，能够达到20-300um的直径。微重力条件下与地面相比，微胶囊生产能够达到4-10倍大小，可增加20%-400%的装药量。

5 空间植物科学与技术的硬件支持

在空间植物科学技术的研究和发展中，需要对空间特殊技术要求加以满足，进而需要相应的硬件提供支持。空间站或空间实验室中，采用通用式框架结构，模块化仪器设备，接口标准化、统一化，这种设计结构，能够为空间操作提供很大的便利，保证工作快速顺利的开展。当前已有的很多研究装置，包括生物量生产系统、植物研究单元、细胞培养单元等。使用空间培养手套箱，能够在空间中对植物生物技术研究手工操作，可应用于微重力下植物细胞转化率受到的影响的研究。空间培养植物生长室，能够在微重力环境中，满足植物研究30天的需求，提供相应的气体、光照、温度、湿度等条件。

6 结论

空间植物科学技术是当前一项比较先进的技术领域，同时也是国家比较重视的研究方向。利用该技术能够在很多方面加以应用，明确空间重力等不同条件对植物生长的影响，进而为宇宙和太空相关研究提供支持。

参考文献

[1]杜忠毓，陈培茹.植物科学与技术信息检索与利用的现状分析和思考[J].轻工科技，2017（9）：147-149.

[2]吴伟刚，沈凤英，刘岩.植物科学与技术专业观赏水草栽培学课程建设探索与实践[J].农业与技术，2016，36（15）：162-164.

[3]杨玉荣，李倩茹，刘艳萌.植物科学与技术实验教学中心建设与特色分析[J].安徽农业科学，2014（18）：6083-6084.

作者简介：

1.曾浪，男，汉，湖北咸宁人，1997.1-，荆楚理工学院生物工程学院植物科学与技术一班本科生。

2.张言鼎，男，汉，甘肃庆阳人，1997.2-，荆楚理工学院生物工程学院植物科学与技术一班本科生。

3.伍嘉晖，男，汉，湖北黄石人，1997.5-，荆楚理工学院生物工程学院植物科学与技术一班本科生。