Брокколи в космосе - как пробиотики могут помочь выращивать овощи в условиях микрогравитации

Леонид Гляделов

Новости космоса:
Космонавты на Международной космической станции тратят много времени на земледелие, хотя ещё и не нуждаются в ежедневной порции свежих овощей. В стремлении найти жизнеспособный метод для экипажа вырастить свои собственные овощи на орбите, Марсе или Луне, исследователи Марса-студента отправили семена брокколи, покрытые здоровой дозой пробиотиков в космос.

Шесть семян брокколи находились на борту космического корабля Orbital ATK Cygnus, который был запущен на этой неделе с острова Уоллопс, штат Вирджиния, в рамках миссии по доставке грузов космической станции. Три семени из отправленных в космос, были не обработанными, в то время как другие три были покрыты двумя различными видами бактерий, разработанными в Университете Вашингтона, которые могут жить внутри сельскохозяйственных растений и улучшать их рост. Эти «полезные» микробы, также называемые эндофитами, также могут помочь растениям расти лучше в экстремальных условиях с низкой гравитацией, и там, где могут отсутствовать питательные вещества или дефецит воды.

Подробнее:

Цель эксперимента, проведенного студентами из Калифорнии, - научиться выращивать овощи в сложных условиях микрогравитации космической станции, а в конечном итоге на Луне и Марсе. Первоначальные эксперименты на местах, разработанные командой из 11 студентов, оказались успешными, так как брокколи росла быстрее и значительно больше, чем контрольные образцы.

«Было бы идеально, если бы мы могли выращивать зерновые культуры для космонавтов на космической станции, на Луне или на Марсе, не требуя отправки смеси для горшков или удобрений», - сказала Шарон Доти, профессор UW в Школе экологических и лесных наук и микробиолог, который изолировал и охарактеризовал микробы, используемые в этом эксперименте. «Мы хотели бы иметь возможность заставлять растения расти в том, что доступно с минимальным объемом ввода».

Студенты участвуют в программе «Квест для космоса» под руководством Дэвида Бубенхайма из Научного центра Исследовательского центра НАСА-Эймса и Джоном Фрименом из Intrinsyx Technologies. Эксперимент был подготовлен в летной лаборатории, расположенной в Исследовательском центре НАСА-Эймс в Калифорнии.

Работа учёного также подтверждает исследование 2016 года, в котором Доти и соавторы обнаружили, что растения могут лучше переносить засуху и другие экологические стресы с помощью природных микробов, которые обеспечивают питательные вещества.

Эти конкретные эндофиты и растения брокколи были выбраны для эксперимента на космической станции, потому что они хорошо сочетались в тепличных испытаниях в условиях роста, подобных Марсу, где азот и фосфор ограничены, сказал Фримен.

Хотя на борту Международной космической станции было проведено множество экспериментов по выращиванию овощей, это первое исследование природных микробов, которые, возможно, помогают растениям расти при ограниченности питательных веществ и в условиях микрогравитации, сказал он.

«В космосе растения очень напряжены, не растут и не размножаются», - объяснил Фримен. «Мы хотим, чтобы растения становились лучше. Мы пытаемся использовать брокколи, потому что это считается антиканцерогенным источником пищи, который является хорошим кандидатом на диету для исследователей космических глубин».

Микробы сначала инкапсулируются внутри покрытия, которое покрывает семена брокколи, которое защищает семена от обезвоживания при безопасном сухом хранении до того, как семена гидратируются и выращиваются на орбите. Когда семена брокколи, покрытые эндофитом, достигли космической станции, они были гидратированы в небольшой камере для роста растений, которая обеспечивает постоянный свет для содействия фотосинтеза. Камеры будут получать изображения сеянцев через регулярные промежутки времени, что поможет исследователям средней школы и их наставникам отслеживать общий рост рассады.

После того, как растения возвратятся из космоса, ученики будут измерять их рост и содержание хлорофилла и сравнивать привитую брокколи с теми, которые выращивались без микробов.

Отдельно, Доти и ее команда получат образцы растений, чтобы исследовать, насколько хорошо два вида микробов колонизировали брокколи в космосе и были ли они такими же эффективными, как при выращивании на Земле.

«Мы хотим знать, все ли микробы попадают внутрь растения даже в условиях микрогравитации. «Нам нужно проверить, функционируют ли они так, как мы ожидаем, когда будут расти в другой среде, такой как микрогравитация».

Доти и ее команда UW получили микробы, используемые в этом эксперименте более десяти лет назад, от диких растений ивы, растущих на землях с дефицитом питательных веществах, среди камней и песка вдоль реки Сноквалми. Эти растения уже выбрали лучшие микробы, чтобы помочь им вырасти в суровых условиях, поэтому исследователи применили эти ключевые микробные штаммы и использовали их, чтобы помочь травам и деревьям расти в сложных условиях.

Эти микробы могут приносить пользу растениям всех видов, помогая им превращать азот из воздуха в необходимые питательные вещества для растения и уменьшать потребность в синтетических удобрениях для сельскохозяйственных культур.

В отдельных проектах Доти и ее лаборатория вместе с Бубенхаймом и Фриманом начинают проверять, могут ли растения, получающие от ивы и от тополя микробы, расти в условиях, существующих на Луне и на Марсе. Они используют реголит-имитатор-земляной скалистый материал без органического вещества, который имитирует внеземные условия в обоих местах, чтобы увидеть, могут ли микробы помочь растениям расти в неблагоприятных условиях. Эта работа также является частью программы астробиологии UW, которая была первой университетской программой такого рода, когда она была запущена 20 лет назад.

«Это первый шаг в том, что я надеюсь станет действительно долгосрочной исследовательской программой, позволяющей очень эффективно развивать освоение Марса и Луны, используя естественный симбиоз, вместо того, чтобы пытаться принести химическое удобрение в эти среды», - сказала Доти.


Похожие статьи