宇航员史蒂夫斯旺森在 2014 年 6 月收获了一些作物。图片来源：NASA
营养丰富且安全的作物将是辅助远距离太空任务的膳食补充剂。
太空中的宇航员以加工过的、预先包装好的太空口粮为生，例如水果、坚果、巧克力、虾仁鸡尾酒、花生酱、鸡肉和牛肉等等。这些通常通过加热、冷冻干燥或辐照进行消毒，以使其经久耐用，而美国航天局 NASA 面临的一个关键挑战是弄清楚如何在船上种植安全、新鲜的食物。
在植物科学前沿的一项新研究中 , 肯尼迪航天中心的研究员 Christina Khodadad 博士和合著者报告了在国际空间站 (ISS) 上成功种植了一种沙拉作物——“Outredgeous”品种的红色长叶莴苣。他们表明，太空种植的生菜不含致病微生物，可以安全食用，并且至少与地球种植的植物一样有营养。尽管它是在比地球上更低的重力和更强烈的辐射下生长的。
2014 年 8 月，宇航员 Scott Kelly 和 Kjell Lindgren 品尝了国际空间站上种植的生菜。图片来源：NASA
除了饮食方面的可喜变化外，新鲜农产品还可以为宇航员提供额外的钾以及维生素 K、B1 和 C——这些营养素在预先包装的口粮中含量较低，并且在长期储存过程中容易降解。此外，种植农作物在远距离太空任务中特别有用，例如即将到来的 Artemis-III 任务（计划到 2024 年将人类登陆月球南极）、当前的 SpaceX 计划以及美国宇航局计划的首次载人火星任务2020 年代后期。
“随着美国宇航局向更长时间的任务迈进，在对船员消费安全的可持续系统中种植食物的能力将变得至关重要。沙拉类型的绿叶蔬菜可以在资源很少的情况下新鲜种植和食用，”Khodadad 说。
2014 年至 2016 年期间，国际空间站上的生菜是在蔬菜生产系统（绰号“Veggie”）内用表面消毒的种子种植的，生长室配备 LED 照明和浇水系统，专为在太空种植农作物而设计。作物在 Veggie 装置内不受干扰地生长了 33 到 56 天，直到工作人员吃掉部分成熟的叶子（没有任何不良影响！）。其余的被深度冷冻，直到运回地球进行化学和生物分析。
2016 年 11 月，宇航员 Shane Kimbrough 在国际空间站的“素食”室前。图片来源：NASA
作为对照，科学家们在相同的条件下在地球上种植了对照植物，这是可能的，因为温度、二氧化碳和湿度数据被记录在国际空间站上，并在肯尼迪航天中心的实验室中进行了复制，延迟了 24-48 小时。
太空种植的莴苣在成分上与地球种植的对照相似，除了在一些（但不是全部）试验中，太空种植的植物组织往往富含钾、钠、磷、硫和锌等元素，以及酚类物质，这些分子具有经证实的抗病毒、抗癌和抗炎活性。太空和地球种植的莴苣也含有相似水平的花青素和其他抗氧化剂，可以保护细胞免受游离的活性氧自由基的伤害。
研究人员还检查了植物上生长的微生物群落。典型的地球生长植物含有多种微生物。这些可能包括被称为共生的专门的、有益的客人（既不会伤害也不会使主人受益）或随意的伙伴。由于这些会影响植物的健康及其作为食物的适宜性，研究人员使用下一代 DNA 测序技术来表征生菜上生长的真菌和细菌群落。
他们确定了叶子上 15 个最丰富的微生物属和根中的 20 个微生物属，并发现这些微生物的多样性和特性对于太空和地球生长的生菜是相似的。鉴于国际空间站的独特条件，这种相似性令人惊讶：科学家们原本预计这些条件将有利于不同微生物群落的发展。
重要的是，已知检测到的细菌属中没有一个会导致人类疾病。进一步的测试证实，叶子从未携带任何已知偶尔会污染农作物的危险细菌，如大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌，而它们上的真菌和霉菌孢子数量也在适合农产品的正常范围内供人食用。
作者得出结论，在太空素食单元中种植的生菜可以安全食用。这些令人鼓舞的结果为空间站上的其他营养美味作物的实验打开了大门，以帮助推动宇航员进一步进入太空。
“国际空间站正在作为未来长期任务的试验台，这些类型的作物生长测试正在帮助扩大可以在微重力环境下有效生长的候选者组合。未来的测试将研究其他类型的多叶作物以及胡椒和西红柿等小水果，以帮助为宇航员的饮食提供补充新鲜农产品，”肯尼迪航天中心项目科学家、合著者 Gioia Massa 博士总结道。
参考：“国际空间站生菜作物的微生物学和营养分析”，作者：Christina L. M. Khodadad、Mary E. Hummerick、LaShelle E. Spencer、Anirudha R. Dixit、Jeffrey T. Richards、Matthew W. Romeyn、Trent M. Smith、Raymond M. Wheeler 和 Gioia D. Massa，2020 年 3 月 6 日，植物科学前沿 .
DOI：10.3389/fpls.2020.00199
