Рослини були вирощені на місячному ґрунті вперше


Але експерименти також показують, наскільки напружено для рослин виростати в місячному реголіті або ґрунті, який сильно відрізняється від природних місць існування на Землі.

Різні види рослин, включаючи продовольчі культури, літали на космічних човниках і Міжнародній космічній станції. Зразки рослин навіть були використані, щоб довести, що місячні зразки не є шкідливими для життя на Землі.

«Рослини допомогли встановити, що зразки ґрунту, привезені з Місяця, не містили патогенів чи інших невідомих компонентів, які б завдали шкоди земному житті, але ці рослини були лише припорошені місячним реголітом і ніколи не вирощувалися в ньому», – сказала співавтор дослідження Анна. -Ліза Пол, науковий професор садівництва в Інституті харчових і сільськогосподарських наук Університету Флориди.

Пол і співавтор дослідження Роб Ферл, видатний професор садівничих наук Інституту харчових і сільськогосподарських наук UF, хотіли зробити крок далі і подивитися, чи будуть насіння рости в місячному ґрунті.

«Для майбутніх більш тривалих космічних місій ми можемо використовувати Місяць як центр або стартову площадку», — сказав Ферл у заяві. «Отже, що станеться, коли ви вирощуєте рослини на місячному ґрунті, щось, що повністю виходить за межі еволюційного досвіду рослин? Що б робили рослини в місячній теплиці? Чи могли б ми мати місячних фермерів?»

Історичні зразки

Це експеримент, який довго готувався – пройшло 15 років з тих пір, як дослідники зробили свою першу пропозицію та запит на місячні зразки. Запит було задоволено 18 місяців тому.

Дослідницька група запросила у NASA 4 грами місячного матеріалу, зібраного під час місії Аполлон-17. Райан Зейглер, куратор зразків NASA Apollo, побачив наукову цінність у тому, щоб надавати більше з різних місій Apollo. Він надіслав їм загалом 12 грамів (2,7 чайної ложки) місячних зразків, зібраних під час місій Аполлон 11, 12 і 17.

«Це дало можливість нам глибше вивчити науку та вплив місячного реголіту на рослини, ніж ми могли б інакше», — сказав Пол.

(Зліва) Ферл і Пол вирощували насіння під світлодіодними лампами, налаштованими на оптимальні довжини хвилі для фотосинтетичного росту рослин.

В якості горщиків дослідники використовували колодязі розміром з наперстки. Як правило, ці пластикові лотки використовуються для культивування клітин.

Вчені заповнили кожну лунку грамом місячного ґрунту, додали поживні речовини та воду, а також встромили кілька насіння Arabidopsis thaliana, або крес-сала, невеликої квітучої рослини, родом з Євразії та Африки.

Зустрічайте 'екстремального'  рослина, яка процвітає і росте швидше під час стресу

Крес-крес Thale є привабливим зразком рослини для дослідників, оскільки він добре вивчений, а його генетичний код був нанесений на карту, що дозволило дослідникам вивчити, як чужорідний ґрунт вплинув на експресію генів рослини. А завод уже побував у космосі на борту шатла та космічної станції, надаючи команді космічні дані для порівняння.

Насіння арабідопсису також були висаджені в синтетичну речовину, яка імітує місячний ґрунт, а також вулканічний попіл та інші субстрати з екстремальних умов.

На подив дослідників, майже всі насіння, висаджені в темний місячний ґрунт, насправді проросли і почали рости.

«Ми цього не передбачали», – сказав Пол. «Це говорить нам, що місячні ґрунти не переривають гормони та сигнали, які беруть участь у проростанні рослин».

Антагоністичний ґрунт

Однак паростки арабідопсису показали ознаки боротьби, коли вони пристосувалися до місячного ґрунту.

Сходи були меншими, росли повільніше та відрізнялися за розміром порівняно з рослинами, вирощеними на земних ґрунтах. Коріння відстали. І рослинам знадобилося більше часу, щоб виростити розширене листя, ніж рослинам Arabidopsis, вирощеним у вулканічному попелі. Деякі рослини на місячному грунті мали червонувато-чорні пігменти в листках, що є зовнішньою ознакою стресу.

На генетичному рівні три менші, темніші рослини експресували понад 1000 генів, які були значною мірою пов’язані зі стресом.

«На генетичному рівні рослини вилучали інструменти, які зазвичай використовувалися для боротьби зі стресовими факторами, такими як сіль і метали або окислювальний стрес, тому ми можемо зробити висновок, що рослини сприймають середовище місячного ґрунту як стресове», – сказав Пол.

«Зрештою, ми хотіли б використовувати дані експресії генів, щоб допомогти вирішити, як ми можемо покращити реакцію на стрес до рівня, коли рослини, особливо сільськогосподарські культури, можуть рости на місячному ґрунті з дуже незначним впливом на їхнє здоров’я».

До 16 дня були чіткі фізичні відмінності між рослинами, вирощеними у вулканічному попелі (ліворуч), порівняно з рослинами, вирощеними на місячному ґрунті (праворуч).

Рослини Arabidopsis, які страждали найбільше, були вирощені в зрілому місячному ґрунті, і вони стали фіолетовими як відповідь на окислювальний стрес. Ці ґрунти, зібрані під час місії «Аполлон-11», були більш схильні до суворого космічного середовища, а рослини, вирощені у зразках «Аполлон-12» та «17», здавалися краще.

Місячна поверхня, яка регулярно бомбардується космічними променями та сонячним вітром, також містить частинки заліза та крихітні осколки скла. Всі ці елементи можуть погіршити ріст рослин.

«Навіть рослини, які виглядали здоровими, намагалися зберегти здоров’я», – сказав Пол. «Вони виросли в місячному реголіті, але їм довелося боротися з цим на метаболічному рівні, щоб підтримувати таке здоров’я».

Космічні теплиці

Дослідники хочуть провести подальші дослідження, щоб зрозуміти, як вирощування рослин у місячному середовищі може насправді змінити місячний грунт.

«Місяць — дуже, дуже сухе місце», — сказав співавтор дослідження Стівен Елардо, доцент геології UF. «Як мінерали в місячному ґрунті реагують на те, що в них виростає рослина з додаванням води та поживних речовин? Чи зробить додавання води мінералогію більш гостинною для рослин?»

На Місяці ці рослини могли черпати ресурси з місячного ґрунту, як-от металеве залізо, і робити їх доступними в корисних формах.

Рослини з експерименту поміщали у флакони для використання для генетичного аналізу.

Подальші дослідження можуть також допомогти дослідникам визначити найефективніший спосіб вирощування рослин на місячному ґрунті та допомогти їм уникнути стресових факторів, виявлених під час дослідження. І команда хотіла досягти чіткого розуміння поживної цінності цих рослин – і якщо на це впливає ґрунт.

Хоча крес тале їстівний, він не смачний і не вважається харчовою культурою. Але він належить до тієї ж родини рослин, що й брокколі, капуста, ріпа та цвітна капуста.

Астронавти святкують рекордний урожай чилі в космосі ввечері тако

Шарміла Бхаттачарія, головний науковець з астробіоніки в NASA, вважала відкриття росту рослин «досить захоплюючим» і сказала, що дослідження відкриває багато можливостей для вчених. Бхаттачарья не брав участі в цьому дослідженні.

«Нам потрібно придумати, як зробити так, щоб рослини росли ще краще на цьому субстраті з реголітом», — написав Бхаттачарья в електронному листі. “Наприклад, чи потрібно додавати інші компоненти, щоб допомогти рослинам, і якщо так, то які вони? Чи є інші рослини, які можуть краще адаптуватися до цих субстратів реголіту, і якщо так, то які риси роблять їх більш стійкими до цих субстратів? середовища?

«Це так захоплююче в науці: кожне нове відкриття веде до більш унікальних і трансформуючих результатів у майбутньому, які ми потім можемо використати, щоб допомогти покращити стійкість наших майбутніх космічних місій!»

Вчені бачать свій експеримент як позитивний результат для того, що може стати можливим, коли люди розсувають межі освоєння космосу.

«Дивно, що рослина все ще росте в цих суворих умовах», – сказав Елардо. «Це стрес, але не вмирає».

«Коли люди рухаються як цивілізації, щоб десь залишитися, ми завжди беремо з собою наше сільське господарство», — сказав Ферл. «Ідея внесення місячного ґрунту в місячну теплицю — це предмет дослідницьких мрій».

.



Source link

Залишити коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.