12月4日，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。随舱下行的载人空间站第三批空间科学实验样品在着陆场交付空间应用系统，包括3个生物样品冷包和1个无容器样品袋。
该批样品于5日顺利运抵中国科学院空间应用工程与技术中心，经检查确认返回样品完好后，样品顺利交接至相关实验科学家手中。其中就包括了经过120天的空间培育生长，国际上首次在轨获得的水稻种子。
水稻首次在太空结籽
水稻是人类主要的粮食作物，也是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物，利用空间微重力进行水稻育种，是空间植物学研究的重要方向之一。种子既是人类的粮食，也是繁殖下一代植物的载体，人类要在空间长期生存，就必须要保证植物能够在空间完成世代交替。
此前，国际上在空间只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦“从种子到种子”的培养。而在中国空间站内，“微重力条件下高等植物开花调控的分子机理”项目瞄准了水稻和拟南芥两种植物。
神十四乘组在轨期间，从7月29日注入营养液启动实验，至11月25日结束实验，水稻和拟南芥种子在中国空间站内经历了120天的空间培育生长，完成了种子萌发、幼苗生长、开花结籽这一“从种子到种子”的发育全过程。这是国际上首次完成的水稻全生命周期培养实验。
期间，航天员在轨进行了三次样品采集，包括孕穗期水稻样品、拟南芥开花期样品及水稻和拟南芥种子成熟期样品。采集后，开花或孕穗期样品保存于零下80摄氏度的低温存储柜中，种子成熟期样品保存于4摄氏度低温存储柜。
水稻和拟南芥的在轨实验样品分别装在3个生物样品冷包中，随飞船返回地球。后续，科学家将对返回样品进行分子生物学、细胞学和代谢等相关分析，通过检测及分析研究，解析空间微重力对于拟南芥和水稻作用的规律和分子基础，为进一步创制适应空间环境的作物和开发利用空间微重力环境资源提供理论依据。
水稻在太空开花时间提前
水稻在太空中的长势是科研人员关注的重点。在空间站微重力环境下生长的水稻，其多种农艺性状都与地面有所不同。
其株型在空间变得更为松散，矮杆水稻变得更矮，高秆水稻的高度没有受到明显的影响；水稻在空间开花时间比地面略有提前，但灌浆时间延长了10多天；大部分的颖壳不能关闭。开花时间和颖壳闭合在保障植物充分的生殖生长、获得高产优质种子方面有重要作用，科研人员将利用返回样品进行进一步分析。
此外，航天员还在空间站内开展了再生稻实验，并获得了再生稻的种子，水稻剪株后仅20天就再生出了2个稻穗。研究人员认为，这为空间作物的高效生产提供了新的思路和实验证据，该技术可以大大增加单位体积中的水稻产量，也是国际上首次在空间尝试的再生稻技术。
拟南芥在太空也顺利开花，科研人员首次对空间生物钟调控光周期开花的关键基因进行研究。后续还将进一步利用返回材料，对拟南芥适应空间环境的分子基础进行深入解析。
无容器材料实验柜稳定运行
在本次返回的无容器样品袋中，还装着4盒无容器材料实验样品，这是空间站无容器材料实验柜在微重力环境下开展实验产生的样品。
无容器材料实验柜是国内首个、国际上第二台在轨成功运行的同类实验设施，到目前为止已实现在轨稳定运行590余天，顺利完成了7盒材料样品在轨实验，成功加热样品73颗。
中科院表示，通过长期在轨实验，空间应用系统突破并掌握了一系列关键技术，获取了大量重要的科学数据，揭示了一批空间实验新现象，并通过地面分析研究，产出了一些初步成果，在国际著名顶级期刊上发表了多篇论文。
后续，科学家将继续加快开展新型金属合金深过冷凝固过程研究和热物性参数测量，以获得地面高性能制备工艺关键条件，指导地面新材料制备。
12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。随舱下行的中国空间站第三批空间科学实验样品也在着陆场交付空间应用系统，其中就包括经历了120天空间培育生长、完成发育全过程的水稻和拟南芥种子。此次空间科学实验，我国在国际上首次在轨完成了水稻从种子到种子的全生命周期培养，获得了水稻种子。
在太空中生长出来的水稻和地面上有啥不一样？120天的空间培育，如何实现“从种子到种子”？这些样本又是如何完好无损地带回来的？这一成果将为进一步开发适应空间环境的作物提供怎样的依据？未来在空间站还将开展哪些生命生态科学实验？
我们先来看看此次空间项目主要都完成了哪些实验内容？
一共有三项，一是在轨完成了水稻从种子萌发、幼苗生长、抽穗和结籽全生命周期的培养实验并通过获取图像进行分析。
二是完成了剪株后空间再生稻成功培育并结出了成熟的种子，也就是二茬
三是在轨完成拟南芥种子萌发、幼苗生长和不同三个生物钟调控的开花关键基因对空间微重力影响的图像观察分析并在轨采集了样品。
微重力环境中生长的水稻有啥不一样？
在太空中生长出来的水稻究竟是什么样的？微重力环境中生长的“太空水稻”和地面上的相比又有什么不一样？
通过对空间获取的图像分析，并与地面实验进行对照比较发现，空间微重力对水稻的多种农艺性状，包括株高、生长速率、开花时间、种子发育过程等多方面都会产生影响。例如，水稻的株型在空间变得更为松散、开花时间比地面略有提前等。
中科院分子植物科学卓越创新中心研究员 郑慧琼：之前在回传图像上，看到一些现象。但是，现在回来以后更加真切地看到重力对植物生长的影响，一个是根的生长方向，向下也有向上也有，向各个方向的生长，重力定向向下生长的这个在空间就消失了，所以看到茎上面长了很多根，另外在茎的结上面还发出了很多其他的侧枝，这在地面也是没有的，所以看出来水稻形态跟地面有很大的差别。
如何在太空达成水稻全生命周期培养？
此前国际上在空间站只完成了拟南芥、油菜、豌豆和小麦从种子到种子的培养，没有达成水稻全生命周期的培养。而我国不仅达成了水稻“从种子到种子”全生命周期空间站培养实验，而且还收获了再生稻，稻穗数目也超出了实验团队的预期。这样的成果是如何实现的呢？
这两种实验种子跟随问天实验舱发射升空后，从7月29日注入营养液启动实验，到11月25日结束实验，这一项目共在轨开展实验达120天。水稻和拟南芥种子都完成了萌发、幼苗生长、开花结籽全生命周期的培养。
中科院分子植物科学卓越创新中心研究员 郑慧琼：升空之后，航天员就把这个实验单元安装到问天舱实验柜的生命生态实验柜里面，生命生态实验柜可以给植物提供光照，保持温度和湿度并进行气体控制。上天之前它是干种子，在空间站中有一部分种子是自动浇水的，一部分是航天员给浇水的。通过浇水，种子发芽、生长，然后再开花、结籽，这两种植物都完成了全生命周期的培育。空间环境对植物来讲是巨大的逆境环境，因为生命都是适应地球重力的，没有重力对植物来说是一个很大的挑战，植物跟人是一样的。我们做了很多次试验，给种子提供合适的水分和营养，在品种上进行一些改造，控制生长环境。例如，选用了对抗微重力比较厉害的、抗逆性和抗缺氧能力比较强的水稻品种。最重要的还是空间站的生命生态实验柜，为这次更新的植物培养技术提供了非常好的培养环境。
对水稻和拟南芥样品将开展哪些后续研究？
跟随神十四乘组返回的水稻和拟南芥样品已经交付了科研机构，那么下一步，实验团队又将如何针对这两样植物样品开展研究呢？
目前，返回水稻和拟南芥样品一部分已做固定处理，水稻种子将带回实验室继续培养。
中科院分子植物科学卓越创新中心研究员 郑慧琼：冷冻的植株，我们要进行一些组学分析报告，它的转录组研究它的基因表达分析，还做一个蛋白质组分析，这个蛋白质它的变化，另外我们收到的这个种子，我们希望一方面能看到它后代的活力怎么样，能不能萌发，另一方面也希望看到它的营养物质有没有什么变化，后续也要做进一步分析。
如何让植物在空间站里享受充足光照？
在空间站里种植植物，这些植物是如何得到充足的光照呢？此次开展的实验，植物是在问天舱的实验柜里培养的，无法接受太阳光的照射，但是实验柜里有人工光源，通过调控光源的强度和光谱，可以为植物提供充足的光照，满足生长发育的需求，同时科学家还可以根据不同植物生长对光的不同要求，来设计相应的光照条件。
太空环境完成植物生命周期种植有何难点？
在太空实验空间完成对植物生长周期所需要的环境控制，实验团队面临的最大难题又是什么呢？
中科院分子植物科学卓越创新中心研究员 郑慧琼：要在非常狭小的这个空间，而且整个环境是人造环境，在人造环境里面把这个农作物，给它完成整个全生命周期种植，是有非常大的难度的，保证每个发育阶段都能通过，且能够正常地生长，这个是最大的难点，条件要求是非常苛刻的。
为何选择拟南芥与水稻进入空间站培植？
专家告诉我们，过去六十多年中，科学家们对于在空间种植和栽培植物进行了大量研究，在各种空间飞行器中进行了数十种植物的培养实验。那么此次，为何要选择拟南芥与水稻的种子，在问天舱中进行培植呢？
专家介绍，拟南芥代表蔬菜，水稻代表粮食作物，可为将来载人深空探测蔬菜和粮食生产提供理论支持。尤其是水稻，作为人类主要的粮食作物，也是未来载人深空探测生命支持系统的主要候选粮食作物。而人类要在太空长期生存，就必须要保证植物能够在太空完成世代交替，成功繁殖种子。实验选择的水稻也是分为两种，一种是高秆，一个是矮秆，专家表示，高秆和矮秆的粮食产量也有所不同。
经过研究攻关，中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才团队和高彩霞团队日前找到了调控水稻、小麦穗发芽问题的两个“开关”，包括负调控种子休眠的关键基因SD6和正调控种子休眠的基因ICE2。研究者认为两个基因“双剑合璧”，有望为因种子穗发芽导致的大规模农业损失提供解决方法。该成果12月6日在线发表于《自然—遗传学》杂志。
作物驯化过程中由于更多考虑高产、优质、抗病虫及耐受逆境性状，常常忽视了对种子适度休眠的保留，从而导致很多作物如水稻、小麦会发生穗发芽现象（种子收获前成熟期如遇连阴雨不能及时收获，常出现部分籽粒在穗上发芽的现象），严重影响了作物的产量和品质，造成巨大的经济损失，甚至影响下季播种。因此，找到水稻、小麦等控制种子休眠的关键基因，阐明种子休眠调控的分子生理机制，挖掘其优良等位变异，对解决水稻等作物穗发芽灾害至关重要。
中国科学院遗传发育所科研团队通过利用强休眠的水稻品种卡萨拉斯和弱休眠水稻品种日本晴构建染色体单片段代换系，成功地从强休眠水稻品种中克隆到一个控制水稻种子休眠的关键基因SD6，并证实了SD6负调控水稻种子休眠。通过筛选SD6互作蛋白，研究团队发现了另一水稻转录因子ICE2，且ICE2正调控种子休眠。
研究团队发现SD6/ICE2分子模块是能够感知周边环境温度的种子休眠调控因子：在常温条件下，SD6基因表达维持高水平，发挥其功能，而ICE2基因功能则受到明显抑制，从而促进种子萌发；在低温条件下，SD6基因功能则受到明显抑制，ICE2基因表达量上调，进而发挥功能，从而使种子维持在休眠状态。即通过感知外界环境温度变化，SD6/ICE2此消彼长，进一步控制种子中植物激素脱落酸含量，从而调控种子休眠强度，确保其适应自然季节更替，繁衍成功。
研究团队通过基因编辑技术对水稻易穗发芽品种天隆619、武运粳27号以及淮稻5号中的SD6基因进行改良，发现改良的水稻材料在收获期遭遇连绵阴雨天气，其穗发芽情况显著改善。研究团队对小麦品种科农199的TaSD6基因进行改良，也可以大大提高小麦穗发芽抗性，表明SD6基因在水稻和小麦控制种子休眠的功能是保守的。这些研究成果都表明，SD6在水稻、小麦穗发芽抗性育种改良中具有重要应用价值。
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