浮萍是一种难以置信的抗辐射宇航员食品——通过改变它的生长方式，我们让它变得更好
简介：
为了适应长期太空任务，研究发现浮萍这种水生植物具有生长速度快、抗辐射、消炎抗氧化、营养价值高的特点，可以作为一种优质食物来源在宇宙飞船中种植。
这种微小的漂浮浮萍非常适合满足宇航员的营养需求。
(Image: © Dr. Jared J. Stewart, CC BY-ND)
图片来源：Jared J. Stewart博士， CC BY-ND
芭芭拉·戴米格-亚当斯（Barbara Demmig-Adams），科罗拉多大学博尔德分校植物生态学和分子生物学教授。
研究概要是对这项有趣的学术工作的简要介绍。
有了什么妙策？
目前的工业化的粮食系统都是为了一个目标而优化的——用最少的钱种出最多的粮食。但是当空间和供给有限的时候，比如在太空旅行中，就需要不断优化不同的目标来满足人生存的需求。
NASA和太空健康转化研究所要求我的实验室研究出如何种植一种可食用植物，以满足长期太空任务的需要。在太空中，新鲜、有营养的食物只能在狭小的空间和有限的资源下生产。为此，我们寄希望于一种叫做浮萍的植物。
浮萍是一种生长在池塘表面的小型漂浮植物。浮萍在亚洲通常会被吃掉，但在美国主要被认为是有害植物，因为它可以迅速占领池塘。但浮萍很特别。它是地球上生长最快的植物，也是蛋白质密度最高的植物之一，还能产生丰富的重要微量营养素。其中两种微量营养素是可以抗炎症的抗氧化剂玉米黄质和叶黄素。其中玉米黄质更为有效，但从大多数绿叶蔬菜中很难获取，因为只有在极亮的灯光下快速生长的植物才会积累玉米黄质。
我向空间健康转化研究所建议，除了最大限度地提高营养、空间和资源的利用率，也要试着优化这些抗氧化剂的生产。
只实验了几次，我们的团队就发现，在较弱的灯光——即不到晴朗夏日正午阳光一半的光照强度下，浮萍积累的玉米黄质比其他快速生长的绿植在全日照下还要多，同时还保持着和原来一样不可思议的生长速率和其他营养成分，这使它成为了最适合太空农场的植物。
我们也在测试另一种方法，在更低强度的光照下种植浮萍，但是会用一些高强度的光脉冲来补充光照度。我的团队发现这也可以让其它植物快速生长并积累大量玉米黄质，同时消耗更少的飞船能量。
通过这些实验，我们设置了一些特定的生长条件以优化玉米黄质的生产，使其适应各种不同的应用环境——不管在飞船里、温室里还是户外。
浮萍在高能效低强度光下（左上）和在强光下（右下）生长得一样快。(图片来源:Jared J. Stewart博士，CC BY-ND)
为什么这很重要？
由于太空中的电离辐射，宇航员很容易患上由细胞氧化导致的慢性炎症和疾病。玉米黄质和叶黄素已被证实可以对抗辐射损伤和眼疾，眼疾是另一种宇航员常有的健康问题。
很多必需的微量营养元素通常只有几个月的有限保质期。当宇航员开始执行更长时间的任务时，他们获取这些抗氧化剂唯一办法是将植物种在飞船上。
什么是仍然未知的？
我们知道强光让浮萍和其他植物产生玉米黄质，当光照度下降时，植物的叶片会迅速失去玉米黄质。为了应对生产的大量玉米黄质的特殊挑战，需要做更多的工作来诱使绿叶蔬菜在收获后保留玉米黄质。
下一步该做什么
浮萍本身就是一种高效的营养素生产者，但是任何植物都可以被研究和优化，使其消耗更少的资源但更有营养。(图片来源:Marina博士López-Pozo, CC BY-ND)
我们的项目使用了在无菌环境中生长的浮萍——我们使用的植物去除了浮萍所漂浮的水中通常存在的微生物。由于研究人员知道优化土壤微生物可以提高植物生产率，我们的下一个目标将会是通过有益微生物群落以探索进一步提高浮萍生产力的机会。
浮萍在地球上已经有了多种用途，而浮萍沙拉可能会成为未来许多太空探险者饮食中的高蛋白主食。这项工程也证明了粮食生产的双赢方案是可能出现的。
有了正确的技术，就有可能对植物生长的几个变量进行微小的改变，并让它们产生更多的微量元素。类似的方法被用于其他的作物可以造福世界各地的人们，而不仅仅是宇航员。在地球上，在像我们这样的科学研究的支持下，人们种植粮食的方式产生着微小的改变，极大地改善了粮食生产系统，使其消耗更少，产出更多，也更利于健康。
BY: Barbara Demmig-Adams
FY: 呛呛
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