美国科学家成功利用月球表面风化层的泥土种出植物初步验证月球农场的可能性 _人类

阿拉伯芥种在JSC-1A（左边）与种在月壤（右边）的发育情况有明显分别。
（）据东网：在月面建立基地是人类多年梦想，但前提是需要解决驻留人员的粮食需求。周四（12日）出版的学术期刊《通讯生物学》刊出一篇论文指，美国佛罗里达大学的科学家，成功利用月球表面风化层的泥土种出植物，初步验证月球农场的可能性。
实验月壤来自美国太空总署（NASA）在1960至1970年代的太阳神11号、12号和17号3次登月任务，其中以太阳神11号的月壤样本年月较久。作为对比的，是NASA以地球火山灰制作的月壤仿制品“JSC-1A” 。
研究团队把阿拉伯芥（arabidopsis）分别种到12克的月壤和JSC-1A ，结果发现阿拉伯芥在两种土壤中都能发芽生长，但种在月壤上比种在地球火山灰上的生长更快，而且月壤愈年月久长，植物长势就愈慢。研究人员推测可能是宇宙射线和太阳风破坏了月壤营养含量，同时月壤含有的微小铁颗粒也损害植物发育。
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（）据科技日报（张梦然）：《通讯·生物学》杂志12日发表一项太空生物学实验，科学家研究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。这些月壤是阿波罗任务中收集的样本。科学家指出，这些发现表明为了让植物能在月球土壤中有效生长，对植物和月壤的相互作用还需进一步研究。
美国佛罗里达大学研究团队此次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12个土壤样本中生长，这些土壤由阿波罗11号、12号和17号月球任务收集。由于每次任务中收集的样本来自不同土层，阿波罗11号的样本暴露于月球表面的时间比阿波罗12号和17号样本更久。研究团队检查了这些植物之间、以及与16份地球火山灰样本中生长的拟南芥相比是否存在生长和基因表达差异（火山灰的颗粒大小和矿物组成与月球土壤类似）。
研究人员发现，种子虽然可以在所有土壤环境中生长，但月球土壤中的植物比在火山灰中长得更慢，需要更长时间展叶，有更多生长停滞根。虽有些月壤植株的形状和颜色与火山灰中生长的类似，但另一些生长受阻，含有发红的黑色素——这是植物应激的典型迹象。对3株较小颜色较暗淡植物进行的遗传分析表明，它们有超过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。
此外，研究人员发现阿波罗11号采集样本中生长的植株，长势弱于阿波罗12号和17号样本中植株，与火山灰中植株相比表达了更多不同水平的基因。阿波罗11、12和17号收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。
这些发现表明，月壤虽可用于种植，但它支持植物生长的水平不及火山灰，尤其是那些更暴露于月球表面的月壤。研究人员推测，宇宙射线和太阳风破坏了月壤，而且这些月壤中含有微小的铁颗粒，或诱发植物的应激反应，损害其发育。
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（）据上游新闻（杨若辰编译）：美国有线电视新闻网(CNN)、今日美国等外媒报道，5月12日发表在《通讯生物学》杂志上的一项新研究显示，佛罗里达大学的研究人员首次在NASA阿波罗登月计划任务期间收集的月球土壤中种出了植物。
这是植物第一次在月球土壤中发芽生长，为在月球上种植提供氧气和食物的植物奠定了基础。
佛罗里达大学负责研究的助理副校长、该研究的合著者之一罗布·费尔表示：“这是一个关键发现——植物在月球土壤中生长。这非常令人震惊，因为植物从来没有去过月球，种子也从未适应过在那里生活。”
酝酿15年的实验
这是一项酝酿已久的实验，自研究人员首次提出月球样本的建议和要求以来，已经过去了15年，该请求终于在18个月前获得批准。
研究小组要求NASA提供阿波罗17号任务期间收集的4克月球土壤。NASA阿波罗样品策展人瑞安·齐格勒看到了从不同的阿波罗任务中提供更多样品的科学价值，最终提供了从阿波罗11号、12号和17号任务中收集的月球土壤，共12克。
研究人员使用了通常用来培育细胞的器皿作为“花盆”，每一格填充1克月球土壤，再添加营养物质和水，然后撒下一些拟南芥的种子，拟南芥是一种原产于欧亚和非洲的小型开花植物。
同时，拟南芥的种子也被种植在模拟月球土壤的合成物质和火山灰中，以便和月球土壤种植的植物做对比。
好消息和坏消息
这项研究的好消息是，所有的种子都发芽并开始生长了。
但坏消息是，在第一周之后，月球土壤的粗糙度和其他特性对这些植物造成了很大的压力，以至于它们的生长速度比种植在模拟月球土壤中的幼苗要慢。
拟南芥的幼苗在适应月球土壤时表现出挣扎的迹象。与模拟月球土壤中生长的植物相比，播种在月球土壤中的植物生长得更慢、更?。?并且表现出更多的压力迹象，例如色素沉着和压力相关基因的表达。
虽然在月球土壤中种植的植物都在发芽生长，但在阿波罗11号样品中生长的植物比在阿波罗12 号和17号样品中的植物表现更差，这表明月球土壤之间也存在差异。
阿波罗11号样本暴露在太阳和宇宙辐射的时间最长。研究人员推测，长期高能轰击的影响可能使月球风化层对生物学特别敏感。月球表面经常受到宇宙辐射和太阳风的轰击，还有铁粒子和微小玻璃碎片的影响，所有这些元素都会影响植物的生长。
后续研究
研究人员希望进行后续研究，了解在月球环境中种植植物是如何改变月球土壤的，以及如何启动月球温室等问题。
进一步的研究还可以帮助研究人员确定在月球土壤中种植植物的最有效方法。研究人员还想要清楚地了解这些植物的营养价值，以及它们是否受到土壤的影响。
虽然拟南芥是可食用的，但它不好吃，也不被认为是一种粮食作物。但它与西兰花、羽衣甘蓝、芜菁和花椰菜属于同一植物科。
美国国家航空航天局航天仿生学首席科学家巴塔查里亚认为植物生长的发现“相当令人兴奋”，并表示该研究为科学家提供了许多后续机会。
巴塔查里亚在一封电子邮件中写道:“我们需要研究如何让植物在风化层基质中生长得更好。例如，我们是否需要添加其他组件来帮助植物生长，如果需要，它们是什么？是否有其他植物能更好地适应这些风化层基质，如果有的话，哪些特性使它们更能适应这些环境？”
“这就是科学令人兴奋的地方，每一个新发现都会带来更独特和变革性的结果，然后我们可以利用这些结果来帮助提高我们未来太空探索任务的可持续性！”
科学家表示，理想的情况是，未来的宇航员可以利用月球的可用土壤资源进行室内种植，而不是建立一个水培系统。在月球上种植植物是在月球上长期停留的关键，它不仅能为宇航员和其他访客提供食物，还有助于提供干净的空气和水。
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（）据cnBeta：近期，月球农业领域已经向前迈出了一大步，科学家们报告了有史以来第一次在月球土壤中种植的植物。虽然这个过程产生的东西远非可食用的食物，但该团队的成功标志着维持月球基地和执行深空任务的努力中的一个重要里程碑，另外还为外星球土壤的构成和可行性提供了有益的见解。
月球土壤在地球上供不应求，这可能并不令人惊讶，因此开展这类实验并不是一项简单的工作。截止到目前，科学家们已经成功地在来自亚利桑那州沙漠的模拟月球土壤中发芽，一些研究小组则已经开发了类似温室的模块，它们可以被移植到月球上。2019年，中国的嫦娥四号探测器在月球表面的一个微型生物圈内萌发了有史以来的第一颗种子--尽管不到24小时后它们就死了。
而在这一领域的最新突破来自由佛罗里达大学的Anna-Lisa Paul和Rob Ferl领导的研究。实际上，他们在11年中分别三次申请对月球土壤进行实验。由于这些土壤分别在阿波罗11号、12号和17号任务期间收集，所以具有重大的历史意义，而科学家们从NASA借来12克的珍贵材料为自己种植了一个小花园。
实验中，科学家们使用顶针大小的盆子，在每个盆子里装上一克月球土壤，然后用营养液将其润湿并播下拟南芥植物的种子。与此同时，研究小组在模拟月球土壤、模拟火星土壤和来自地球极端环境的土壤中种植了同样的种子作为对照实验。尽管事先持怀疑态度，但科学家们惊喜地发现，几乎所有的月球土壤都产生了发芽的植物。
Paul表示：“我们对此感到惊讶。我们并没有预测到这一点。这告诉我们，月球土壤并没有干扰参与植物发芽的激素和信号。”
但这并不是一帆风顺的。在月球土壤中生长的植物发育较慢，并且其中许多植物表现出压力的迹象，另外还显示了科学家们期望在受盐、金属和活性氧影响的植物中看到的各种基因表达。
“在遗传水平上，这些植物正在掏出通常用来应对压力源的工具，如盐和金属或氧化压力，因此我们可以推断，这些植物认为月球土壤环境是有压力的。最终，我们希望利用基因表达数据来帮助解决我们如何能够改善应激反应从而使植物--尤其是作物--能在月球土壤中生长而对其健康影响很小，”Paul说道。
一个有趣的收获是，在更成熟的月球土壤--暴露在更多宇宙风中的土壤--中生长的植物表现出更多的压力迹象，而不太成熟的土壤则会看到植物有一个更顺利的旅程。作为后续研究的一部分，科学家们现在将继续研究植物的健康和土壤的构成之间的关系及植物对土壤本身可能产生的影响。
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（）据中国科学报：科学家通过实验研究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。这些月壤是阿波罗任务中收集的样本。作者指出，这些发现表明为了让植物能在月球土壤中有效生长，对植物和月壤的相互作用还需进一步研究。
相关研究结果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生长，这些土壤由阿波罗11号、12号和17号月球任务收集。
由于每次任务中收集的样本来自不同土层，阿波罗11号的样本暴露于月球表面的时间比阿波罗12号和17号样本更久。研究者检查了这些植物之间、以及与16份地球火山灰样本中生长的拟南芥相比是否存在生长和基因表达差异（火山灰的颗粒大小和矿物组成与月球土壤类似）。
研究者发现，种子虽然可以在所有土壤环境中生长，但月球土壤中的植物比在火山灰中长得更慢，需要更长时间展叶，有更多生长停滞根。虽有些月壤植株的形状和颜色与火山灰中生长的类似，但另一些生长受阻，含有发红的黑色素——这是植物应激的典型迹象。对三株较小颜色较暗淡植物进行的遗传分析表明它们有超过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。
此外，研究者发现阿波罗11号采集样本中生长的植株，长势弱于阿波罗12号和17号样本中植株，与火山灰中植株相比表达了更多不同水平的基因。阿波罗11、12和17号收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。
这些发现表明，月壤虽可用于种植，但它支持植物生长的水平不及火山灰——尤其是那些更暴露于月球表面的月壤。研究者推测，宇宙射线和太阳风破坏了月壤，而且这些月壤中含有微小的铁颗粒，或诱发植物的应激反应，损害其发育。
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（）据cnBeta：CNET报道，根据一项新研究，当美国宇航局在未来几年将 Artemis 宇航员送回月球表面时，他们有望能够种植自己的蔬菜。这只是一项历史性实验的结果之一，在这项实验中，科学家们利用月球表面材料（称为“ 月壤”）的样本，在地球上成功地种植植物。
与芥菜有关的植物拟南芥 (Arabidopsis thaliana) 的种子被放置在半个世纪前在三次不同的阿波罗任务中收集到的微小月壤样品中。虽然这些种子发芽并生长，但它们并没有完全茁壮成长。
佛罗里达大学的Stephen Elardo在周三的新闻发布会上说：“月球土壤没有很多支持植物生长所需的营养物质。”
Elardo是周四发表在《通信生物学》杂志上的一篇介绍该研究的论文的共同作者，其他作者还有 Anna-Lisa Paul和 Robert Ferl 。
虽然这些植物的生长方式表明它们受到了压力，但它们仍然相对迅速地找到了方法，在团队为它们提供光照、水和营养物质的帮助下。
“两天后，它们开始发芽了！”同时也是佛罗里达大学园艺科学教授的 Paul在一份声明中说。“所有东西都发芽了。我无法告诉你我们是多么的惊讶！每种植物--无论是月球样本还是对照组，都是如此--直到第六天看起来都一样。”
在第一周结束时，月壤中的植物显示出生长缓慢，根部和叶子发育不良，还有一些红点。后来的遗传分析将证实这些绿色植物处于压力之下。
月壤的颗粒非常细小，呈粉状，但这些颗粒也有锋利的边缘。呼吸月球尘埃会损害肺部，而且这些东西对植物生命也不是特别好。
Paul补充说：“最终，我们希望利用基因表达数据来帮助解决我们如何能够改善压力反应，使植物--特别是作物--能够在月球土壤中生长，而对其健康影响很小。”
Ferl说，在月球上种植植物是在月球上长期停留的关键，它不仅有助于为宇航员和其他访客提供食物，还有助于提供清洁的空气和水。
“当我们去某个地方的太空时，我们总是带着我们的农业，”同样来自佛罗里达大学的 Fer说。“显示植物将在月球土壤中生长，实际上是朝着这个方向迈出的一大步。”

美国科学家成功利用月球表面风化层的泥土种出植物 初步验证月球农场的可能性

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