Микрогравитация вызывает у растений стресс, но по какой-то причине они не начинают вырабатывать полиамины, защищающие клетки растений. Учёные запустили в космос несколько вариантов резуховидки Таля с модифицированным геномом, чтобы изучить, можно ли вызвать этот процесс иным образом.
29 августа грузовой корабль Dragon успешно стартовал с площадки Космического центра имени Джона Кеннеди на мысе Канаверал, а сегодня вечером он должен состыковаться с Международной космической станцией. Это уже 23 миссия NASA по пополнению запасов МКС, проводимая в сотрудничестве с компанией SpaceX. Масса груза на борту корабля в этот раз составляет 2200 кг и включает в себя продовольствие, оборудование и материалы для научных экспериментов.
Один из экспериментов получил кодовое название APEX-08 (продвинутый эксперимент с растениями №8). Его цель — изучить течение реакции растений на стресс, вызванный микрогравитацией. Для этого астронавты будут выращивать в космическом гроубоксе Veggie резуховидки Таля — небольшие цветковые растения, которые регулярно используются в исследованиях.
«Этот эксперимент проверит ряд растений резуховидки с изменённым генотипом на способность реагировать на условия микрогравитации», — сказал профессор Патрик Массон, главный исследователь Университета Висконсин-Мэдисон. — «Мы изменили метаболический путь полиаминов, участвующих в реакции растений на стресс, и будем искать различия в росте и изменениях в профилях экспрессии генов между генотипами».
Идея заключается в том, что пулами полиаминов в растениях, особенно основной группой, называемой путресцинами, можно манипулировать. Если научиться этим процессом управлять, то можно значительно уменьшить стресс растений — это будет важно в будущем, когда космонавты будут отправляться длительные миссии и у них возникнет потребность выращивать пищу. Всего профессор Массон вместе с соавтором исследование доктором Ши-Хенгом Су отобрали для эксперимента шесть различных генотипов резуховидки Таля.
«LINEs (последовательности ДНК в геноме эукариот, – ред.), использованные в эксперименте APEX-08, были модифицированы, чтобы повлиять на способность растений либо синтезировать, либо разлагать путресцин», — уточнил Су. — «Регулируя уровень экспрессии определенных генов, мы можем изменить содержание путресцина в растениях, что может изменить способность растений реагировать на стресс».
После доставки растений на космическую станцию члены экипажа установят пластины с ними в гроубокс Veggie и включат светодиодные лампы, которые помогут им прорасти. В течение периода роста они будут фотографировать саженцы для проведения биометрического анализа. По истечении девяти дней астронавты обработают растения химическим фиксатором, погрузят в холодное хранилище и отправят обратно на землю. Уже там учёные займутся анализом экспрессии генов.
Через 52 часа после того, как астронавты начнут свой эксперимент на станции, команда исследователей NASA запустит аналогичный эксперимент на земле в помещении, которое имитирует условия космической станции.
«Сравнивая образцы с космической станции с результатами наземных экспериментов, мы получим хорошее представление о том, как изменение пула путресцина и производных соединений в растениях может потенциально повлиять на реакцию растений на стресс, возникающий в условиях микрогравитации», — сказал Массон.
Результаты исследования будут опубликованы в базе данных GeneLab NASA, чтобы другие исследователи тоже могли с ними ознакомиться.
«Важно понимать фундаментальные биологические факторы, влияющие на растения, и то, как они растут в условиях микрогравитации», — говорит Люси Ороско, координатор APEX-08. — «Определив эффективные решения для устойчивого роста растений, NASA сможет помочь человечеству в исследованиях дальнего космоса от Луны до Марса и за его пределами».