De laatste bevoorradingsmissie naar het internationale ruimtestation ISS leverde zondag honderden zaden aan het ruimtevaartonderzoekslab. 17 december om te testen hoe planten groeien in de stressvolle omgeving van nul zwaartekracht.

Dit is het vierde planten-in-ruimte-experiment voor Simon Gilroy, hoogleraar botanie aan de University of Wisconsin-Madison. Zijn laboratorium zal tijdens het experiment van een maand identieke zaailingen op aarde kweken om hun groei met en zonder zwaartekracht te vergelijken. De onderzoekers bestuderen hoe planten reageren op zuurstofarme omgevingen die ontstaan ​​door veranderingen in het gedrag van water en lucht zonder zwaartekracht.

Met nieuwe apparatuur kan Gilroy zijn planten voor het eerst onder lampen op het ruimtestation laten groeien, het verstrekken van meer realistische omstandigheden in vergelijking met eerdere experimenten in het donker. In een andere primeur voor Gilroy's team, astronauten zullen foto's maken van levende planten terwijl ze groeien met behulp van microscopen op het ruimtestation.

De zaden werden aan het ruimtestation afgeleverd door een SpaceX Dragon-capsule die werd gelanceerd door een hergebruikte Falcon-raket. Nadat het door NASA gefinancierde experiment is afgelopen, astronauten zullen een fixatiefmengsel aanbrengen om de groei te stoppen voordat ze de planten bevriezen om ze terug naar de aarde te brengen.

Gilroy zegt dat het verlies van zwaartekracht verrassende effecten heeft op normaal alledaagse dingen, zoals hoe water stroomt - of niet.

"Water wordt echt plakkerig op het ruimtestation. Dus als je gaat zwemmen, het zou gewoon aan de oppervlakte van je blijven plakken, het zou aan je mond blijven plakken en je zou verdrinken, " zegt Gilroy. "En als je je planten water geeft, het water wil aan het oppervlak van de planten en aan de wortels blijven plakken, het creëren van een zuurstofarme omgeving."

Het team van Gilroy wendt zich tot Arabidopsis - een kleine mosterdplant die veel voorkomt in plantenonderzoek - om hun vragen over plantengroei zonder zwaartekracht te beantwoorden. In hun huidige experiment, de onderzoekers kweken mutant Arabidopsis die sterk reageert op zuurstofarme stress, tenminste op aarde. Ze kweken ook Arabidopsis-planten die ze hebben ontworpen om fluorescerende eiwitten te produceren als reactie op zuurstofgebrek. De fluorescerende planten zullen tijdens het experiment door astronauten in een baan om de aarde worden afgebeeld.

"Dat geeft ons een kaart van waar in de plant lokale zuurstofarme stress is, ' zegt Gilroy.

In afwijking van eerdere experimenten, de Arabidopsis-zaailingen zullen in het licht worden gekweekt. De upgrade komt als Gilroy's team toegang krijgt tot het "vegetarische" systeem, die in 2015 werd gebruikt om sla te verbouwen voor astronauten om te eten. Veggie is ontwikkeld door ORBITEC uit Madison.

Zodra de monsters weer veilig op aarde zijn, Het laboratorium van Gilroy zal het patroon van genexpressie van in de ruimte gekweekte planten vergelijken met hun tegenhangers die op aarde worden gekweekt. Ze zullen ook hun eigen beeldvorming doen van een andere fluorescerende marker voor stress. In alles, met de gegevens kunnen de onderzoekers vragen of de planten iets ervaren dat lijkt op terrestrische zuurstofgebrek, of spanningen die uniek zijn voor groeien in de ruimte.

Het experiment en de bevoorrading van de bemanning werden op 15 december gelanceerd na verschillende vertragingen, met een startvenster van een enkele seconde. Ter voorbereiding op de lancering, Gilroy en zijn team reisden naar het Kennedy Space Center in Florida om verschillende droge runs uit te voeren en zaden op te zetten in speciale kamers. Vervolgens, enkele dagen voor de geplande lanceringsdatum, de onderzoekers vlogen naar beneden met genoeg zaad om zes vertraagde lanceringen aan te kunnen. Elke vertraging die meer dan twee dagen duurt, vereist dat het experiment volledig wordt gereset, anders kunnen de zaden ontkiemen voordat ze in de ruimte aankomen, het experiment bederven.

Terwijl ruimtevarende plantengroei-experimenten zoals die van Gilroy zich blijven opstapelen, wat hebben biologen geleerd?

"Ik denk dat het belangrijkste dat we hebben, is dat planten goed groeien in de ruimte, " zegt Gilroy, opmerkend dat aan het begin van het ruimtetijdperk, zelfs dat was niet gegarandeerd. UW-Madison heeft een lange geschiedenis van dergelijke experimenten, die teruggaat tot 1967. "Planten groeien goed genoeg om, bijvoorbeeld, een hele levenscyclus doorlopen. De vraag is hoe goed de planten groeien. We zijn nog aan het uitzoeken of de problemen in de ruimte intrinsiek zijn aan de biologie, of dat we gewoon nog niet echt goede ruimtetuinders zijn."

"Menselijke landbouw gebeurt al tienduizenden jaren op het land, ', zegt Gilroy. 'En we staan ​​aan het begin van de ruimtelandbouw. We hebben er gewoon niet genoeg van gedaan om te weten wat de juiste manieren zijn om dingen te doen."