为登陆月球和火星准备,植物卫士悄然现身

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图片 2  9月9日,执行天宫二号飞行任务的运载火箭垂直转运至酒泉卫星发射中心载人航天发射场发射区,计划9月15日至20日择机发射。

随着经济的发展、生产方式和人们生活方式的改变,环境污染越来越严重,甚至会经常出现污染物泄漏,造成大面积污染事件发生。近日,美国科学家在《美国科学院院刊》发表的最新研究成果中指出,改变树或草木等植物的基因后,这些绿色植物能够吸收或降解土壤、地下水或大气中的各种污染物,实现一种绿色环境治理技术。
植物修复环境技术
众所周知,现在的癌症患者人数明显增加,其中的环境污染因素是最大诱因之一,环境污染地区有很多致癌物质通过空气或地下水进入人体内。在美国,目前有1.2万处受到严重污染的地方被称为超级资金污染场,意思是需要动用超级资金来治理的污染区,此外还有50万处受到污染的商业厂房被废弃。
科学家一直希望能够找到一种既快捷又经济的环境治理方法,其中利用植物来净化环境的植物修复技术成为研究的新领域,科学家们希望能利用树木、青草和其它植物,来去除环境中的有害物质。
长期从事该领域研究的美国华盛顿大学教授多蒂表示,植物修复是一个利用太阳能的污染清除系统,它利用植物的自然特性,从水、土壤和空气中提取并降解化学物质,将有毒的化学物质转化成没有毒性的新物质。研究人员十多年来的研究证实,转基因植物能够利用它们的根部吸收被污染现场的污染物,嵌入植物的新基因能够分解致癌物质。
虽然有人认为植物修复环境技术治理环境太慢,因而不实用,但相关研究人员表示,利用植物清洁环境的成本不到使用其它技术的1/10,而且这项技术更容易与环境融为一体,种下的树草更能满足绿化和审美的要求,况且很多污染现场因为治理成本问题而放弃治理,被商家遗弃,在这种情况下,植物修复技术无疑是一种更好的选择。
转基因杨树高效除污
多蒂教授和她的同事们在实验室培育出一种转基因杨树,试验证明,这种转基因杨树能够清除环境中91%%的三氯乙烯,而传统杨树的清除率只有3%%。在美国超级基因污染场的地下水中,三氯乙烯是最普遍的污染物。事实上,自然杨树和转基因杨树作用机理相同,都是通过产生一种酶来分解三氯乙烯,将致癌物质三氯乙烯分解成无害的产物。只是转基因杨树产生的这种关键酶量更多,因而降解效率更高,速度更快,降解速度比自然杨树快100多倍。
多蒂和她的同事们还发现,转基因杨树还能更好地清除有害物质三氯甲烷、四氯化碳和二氯乙烯。三氯甲烷是在对水进行消毒的过程中产生的副产物,具有致癌作用。四氯化碳是一种毒性很强的有机溶剂。二氯乙烯是制造塑料的原料,也是一种致癌物质。另外,将15厘米高的转基因杨树苗和被污染的空气密封在容器中,研究人员发现,转基因杨树还能更好地吸收气态三氯乙烯和苯,这两种气态物质是与汽油使用有关的环境污染物。
这是科学家首次证实转基因植物能够清除气态污染物,它将为降低空气污染带来的环境威胁提供一种全新方法。
拟南芥加入细菌基因会怎样
英国约克大学的教授布鲁斯是多蒂教授的研究伙伴,他长期的研究重点是利用转基因植物清除环境中的爆炸物RDX,这种爆炸物毒性极强,能够造成土壤和地下水大面积的污染,并且没有自我降解能力。
布鲁斯教授研究发现,某种细菌在被污染的土壤中移动时,能够分解爆炸物RDX。研究人员从这种细菌中分离出与分解RDX有关的基因,并将这些基因嵌入一种草科植物拟南芥中,结果发现,这些转基因拟南芥比自然拟南芥净化RDX的速度快了许多倍。拟南芥的优点是植株小(1平方厘米可种植好几棵)、每代时间短(从发芽到开花不超过6周)、结子多(每棵植物可产很多粒种子)、生命力强(用普通培养基就可做人工培养)。拟南芥的基因组是目前已知植物基因组中最小的。每个单倍染色体组的总长只有7000万个碱基对,即只有小麦染色体组长的1/80,这就使克隆它的有关基因相对说来比较容易。拟南芥是自花受粉植物,基因高度纯合,用理化因素处理突变率很高。由于有上述这些优点,所以拟南芥是进行遗传学研究的好材料,被科学家誉为“植物中的果蝇”。
布鲁斯表示,这些转基因草能够将RDX分解成像亚硝酸盐等没有毒性的代谢产物,转基因植物反过来可以利用这些分解产物,用做自身发育所需要的氮源。接下来,他们还希望能够成功地将细菌基因嵌入到杨树中,创造含有这些特殊分解能力的转基因杨树。
对转基因植物的生态顾虑
多蒂下一步的计划是,除了在实验室证实这些转基因植物不会对周围的微生物造成伤害外,更重要的工作是尽快将这些转基因植物种植在土壤中,以观察它们治理环境的效率。目前,所有的研究工作还停留在实验室,这些转基因植物只能在玻璃瓶中培育,而且只能长到几英尺高。
多蒂的这些远大计划受阻于美国政府的相关规定。美国政府规定,由于无法评估这些转基因植物对生态环境的影响,转基因植物只能在温室大棚中培育,或者在一小块地方用于实验目的培育,转基因植物商业用途的大面结种植是不允许的。
多蒂表示,有关人员认为转基因植物存在危险,但是这种所谓的危险根本没有得到验证,应该考虑最大限度地降低风险,并且污染场地的环境状况非常恶劣,转基因植物能够大大降低环境中致癌物质和有害污染物的破坏,提供一种快速而负担得起的污染物治理选择。
多蒂还表示,他们选择的杨树完全可以让政府消除这些顾虑。杨树不会污染森林,杨树在种植的前几年不会开花,因此只要在几年内将这些杨树砍伐,它们就不会结果并产生种子,因而也不会在种植地随处繁殖。而且研究表明,与其它树不同,杨树的枝丫掉到地上后,不会在土壤中扎根繁殖,因此不会对野生杨树的生态物种产生改变。

542核心提示:
人类登陆火星的热情一天比一天高涨,科学家们为了能早日实现这一梦想而忙碌着:设计人类在火星居住的房屋、让火星周围的大气升
人类登陆火星的热情一天比一天高涨,科学家们为了能早日实现这一梦想而忙碌着:设计人类在火星居住的房屋、让火星周围的大气升温现在,美国科学家又开始研究能在火星上生存的转基因植物了。
科学家发现:从表面看,植物不会像人一样出现不安,但是植物也会有精神紧张的感觉,同时发出化学信号超级氧化物。超级氧化物会使一切植物转入惊慌状态。超级氧化物是有毒的,数量太多则对植物有害。火星上低压、低温而且干燥的环境,会促使一般的地球植物产生大量的超级氧化物,从而很难生存。但是有些微生物,却能在类似火星的条件下兴旺繁衍。
科学家希望利用这些微生物的基因,培育出能在火星上生长的植物。他们仔细研究了首批基因,这些基因能使植物抗精神紧张能力大大增强。这些微生物具有更完美的保护机理,它们生活在海底的温泉中,它们身上中和氧化物的生物化学链能在100℃的高温环境下工作。
研究人员已经将所需的微生物基因植入普通植物中,并且已获得第一批秧苗,研究人员会栽培这些秧苗,收获它们的种子,然后再进行第二代以及第三代培育。
科学家预计,两年后将能培育出转基因植物,它们拥有两种基因,到时就能检验这些基因能否帮助植物生存,培育出火星植物。
研究人员的最终目标是:新型植物不仅能在严酷条件下生存,而且要对火星移民有益,能正常地发育,长出叶子,结出果实和种子。

  据新华网9月12日报道,天宫二号将于9月15日至20日择机在酒泉卫星发射中心发射。即将发射的天宫二号,是中国载人航天工程中第一个真正的
空间实验室。据了解,目前火箭和天宫二号技术状态已经确定,火箭开始进入加注前准备。整个发射系统将进行全区合练,演练范围将会扩大到全国,各地航天测控
站都会参与进来,对所有任务状态进行确认。

  “天宫二号”安排了地球科学观测及应用、空间科学实验及探测、应用新技术等领域的十余项高精尖的任务,这些实验有的是在探索宇宙最深处的奥秘,
有的是帮助人们更好的认识海洋和大气,有的甚至是在解决将来星际旅行时食物的问题。中国科学家将在其中开展十余项高精尖的实验任务,是载人航天历次任务中
应用项目最多的一次。

  天宫二号发射完成后,会由神舟十一号飞船将航天员送入太空,然后它将跟天宫二号交会对接,之后航天员进入天宫二号,开始一系列的科学实验工作。

  中国航天科技集团五院天宫二号空间实验
室总设计师朱枞鹏在接受媒体采访时介绍说,天宫二号主要有三大任务:“天宫二号是我国第一个空间实验室,它完成的任务主要是中期驻留,航天员乘神舟十一号
飞船交会对接,在天宫二号工作和生活30天,这是一个中期驻留的任务。第二个明年要跟货运飞船对接,进行推进剂在轨补加,第三个是为今后空间站进行一些技
术试验,包括维修性一些相关的试验。”

  大家也许还记得电影《火星救援》中,主人公孤身一人克服重重困难,通过在火星基地种植土豆来生存,最终重回地球。

  当前,人类太空探索的疆域不断拓展,从近地轨道到深空探测,从建立月球基地到火星生存。所谓“兵马未动,粮草先行”。人类要飞出地球、星际旅行、移民外星球,首要任务是解决食物自给、氧气和循环水等问题。

  地球上的绿色植物是否可以在太空环境中正常生长,从而为人类提供食物和氧气的来源?尽管目前在空间已经进行了多次植物生长试验,但要在太空条件下成功地实现粮食与蔬菜的生产,还需要解决包括微重力在内的极端环境因子对植物生长发育影响等诸多问题。

  这次天宫二号空间实验室中将要进行的高等植物培养实验,就是要研究这个问题。