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科学家们成功使用采自月球的土壤进行了种植，这既是人类历史上的首次（成功种植），也是月球和宇宙探索中一项新的里程碑。
在Communications Biology上新发表的一篇文章中，来自弗罗里达大学的研究者们指出植物可以在月球土壤中成功地发芽和生长。它们的研究还对植物是如何对月球土壤，即所谓的月球的风化层，作出生物反应进行了调查。要知道，月球土壤与我们地球上的土壤是截然不同的。
这项工作为将来在月球或者太空执行任务期间种植植物获取食物和氧气迈出了第一步。更直接的是，这项研究是在阿耳忒弥斯项目计划再将人类送往月球之际进行的。
罗伯·费尔（Rob Ferl）是该研究的作者之一，也是佛罗里达大学食品和农业科学研究所（UF/IFAS）园艺科学的杰出教授，他表示：“阿尔忒弥斯计划需要更好地了解如何在太空中种植植物”。安娜丽莎·保罗，该研究的合作者之一，同时也是UF/IFAS园艺科学研究作者，她说：“即使在月球探索的早期，植物也扮演着相当重要的角色。”
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保罗说：“植物曾帮助我们证实了从月球带回来的土壤样本中并未携带病原体或者其他未知的可能会危害地球生物的成分，但那些研究中只是在植物表面覆盖了一层月球的风化层，并没有在月壤中进行种植。”
保罗和费尔是国际公认的研究太空植物的专家。通过在佛罗里达大学太空植物实验室进行的实验，他们已经将实验带到了航天飞船、国际空间站以及亚轨道飞行器上。
“对于未来，在进行时间周期更长的太空任务时，我们可能会把月球作为中心站或者发射台，利用月球上的土壤来种植植物。”费尔说，“所以，使用月壤种植植物的时候会发生什么？会发生完全超出植物进化理论的事情吗？在月球温室内生长的植物会如何生长？我们在月球上是否能发展农业？”
为了回答这些问题，费尔和保罗设计了一项看似简单的实验：在月球土壤中埋入植物种子，用水浇灌，施肥并施以光照，随后记录结果。但这项实验困难的地方在于：科学家们仅有12克的月壤，相当于几茶匙的量来进行这项实验。这些土壤是美国航天局出借的，在阿波罗11号、12号和17号执行月球任务期间收集得到。在此后11年的时间里，保罗和费尔申请了三次，希望能够获得使用月壤的机会。
月壤总量稀少，更别提其具有不可估量的历史和科学价值，这意味着保罗和费尔必须要精心设计一个小规模的实验。为了种植他们的小型月球花园，研究者们使用他们通常用于培养细胞的塑料板，在上面打了几个顶针大小的孔。每一个孔就是一个盆栽。每当一个“盆栽”被装满了大约一克的月壤之后，科学家们就会用营养溶液湿润月壤，并在其中埋入几颗拟南芥植物的种子。
拟南芥被广泛应用于植物科学中，因为它的遗传密码已经被充分定位。利用拟南芥来进行月壤种植的实验有利于研究者更充分地了解月壤对植物生长的影响，并将研究深入到植物基因表达的水平。
为了进行对照实验，研究者们还把拟南芥种植在JSC-1A中，JSC-1A是一种模拟极端环境中的真实月球土壤以及火星土壤的陆地土壤。植物在非月壤中生长的组别作为对照组。在进行实验之前，研究者们还不能确定这些种植在月壤中的种子是否会萌芽，但它们几乎都萌芽了。
“这个情况让我们非常兴奋，这是我们之前所没有预料到的，”保罗说。“这说明月壤并没有干扰促进植物萌芽的激素和信号。”然而，随着实验的进行，研究者们观察到种植在月壤中的植物与对照组中植物存在一定的区别。例如，种植在月壤中的拟南芥相对长得更加小，生长更加缓慢或者说与对照组中的拟南芥在体型上存在更多差异。
保罗解释，这些都是植物在月壤中生长应对月壤中的化学成分以及结构组成所表达的物理信号。当研究者们分析这些植物的基因表达模式时，进一步证实了这一观点。“在遗传水平上，植物通常会做出一些措施来应对所面临的压力，比如盐、金属离子或者氧化应激压力，因此我们可以推断植物将月壤环境视为一种压力生存环境，”保罗说。“最终，我们希望利用基因表达数据来帮助改善植物，特别是农作物，缓解它们所面临的应激反应，使其在健康几乎不受影响的情况下适应在月壤中的生长。”
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费尔和保罗团队与佛罗里达大学的地质学助理教授斯蒂芬·埃拉多（Stephen Elardo）合作进行了这项研究，他们说，“植物对月壤做出何种反应可能与月壤是在哪一块区域采集到的有一定的联系。”
比方说，研究者们发现受压力表现最明显的拟南芥生长在月球地质学家们称作成熟月壤的土壤中。这些成熟月壤暴露在更多的宇宙风下，使得土壤的组织结构发生了改变。换个说法，即植物在成熟月壤相对较少的月壤中长势更为良好。
埃拉多说，“在月壤中种植植物也可能会改变月壤本身。”“月球是一个极其干燥的地方。月壤中的矿物质在遇到生长的植物以及添加的水和养分将作何反应？水的增加是否能使矿物质对植物更友好呢？”埃拉多提出。
之后的研究将会基于这些问题或者更多的问题所建立。就目前而言，科学家们正在为在月球上实现种植所踏出的第一步而庆祝。“我们想要进行这项实验的原因是，这些年来，我们一直在问自己：“植物是否能够在月壤中生存？”费尔说，“这个答案，当然是肯定啦。”
翻译：仇艳菲
审校：董子晨曦
引进来源：佛罗里达大学（University of Florida）
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