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植物在太空中的缓慢性行为

了解改变的重力如何影响植物在太空中的繁殖,包括花粉管的生长和发芽率。

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一项关于植物繁殖的新研究发现,细胞的发育受到改变的重力状态的极大影响——这一发现对我们未来在太空建立人类社会的希望具有重要意义。

为了使植物能够进行性行为,花粉粒首先落在柱头上(开花植物的雌性部分)。在收到来自柱头的化学信号后,花粉粒生长出花粉管,花粉管是精细胞到达卵子进行受精的通道。花粉管是植物界中生长最快的细胞。花粉管被用作最近一项关于改变重力对植物繁殖的影响的研究的模式系统,因为花粉管的反应只需几秒钟。

植物具有感知重力的能力。某些细胞中有称为平衡石的特殊部分,例如在植物根细胞中,它们需要知道朝哪个方向移动——在这种情况下,向下进入地下。细胞感知重力,并相应地改变其行为。花粉管没有平衡石,它们不感知重力。花粉管的任务是找到并使卵子受精;如果它主要关注响应重力,那么这个任务就会失败。花粉管朝卵子的方向生长,它从卵子的化学信号中获取线索。这意味着重力对花粉管的任何影响都归因于重力对自然界中承重负荷的实际影响。

已经对植物在太空中的根系生长前景进行了大量研究。

。但是研究人员想了解改变的重力状态对没有平衡石的植物细胞的影响。他们将花粉管暴露于两种重力状态:第一种是地球重力的20倍,第二种是模拟太空中的失重状态。他们发现,在微重力环境下,植物的花粉管生长得更小:它们的直径比在地球重力环境下生长的小8%。在地球重力的五倍下,管的直径宽8%,在地球重力的20倍下,管的直径宽38%。这是因为细胞壁的组装在微重力环境下被打乱,导致生长速率降低。因此,在重力较小的状态下,发芽率要低得多,研究人员报告

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PLoS ONE.

这些发现对太空中的各种繁殖都非常重要。细胞的内部运输在人类中也很重要,特别是在长神经元的发育中。如果神经元不能正确形成,我们将来能否在太空中培育出具有正常大脑的同类婴儿?如果植物不能在改变的重力环境下正确繁殖,我们能否在太空中实现农业?

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