小綠葉大營養，浮萍將成為太空食品，供宇航員的基本生活

浮萍是一種難以置信的抗輻射宇航員食品——通過改變它的生長方式，我們讓它變得更好

簡介：

為了適應長期太空任務，研究發現浮萍這種水生植物具有生長速度快、抗輻射、消炎抗氧化、營養價值高的特點，可以作為一種優質食物來源在宇宙飛船中種植。

這種微小的漂浮浮萍非常適合滿足宇航員的營養需求。

(Image: © Dr. Jared J. Stewart, CC BY-ND)

圖片來源：Jared J. Stewart博士， CC BY-ND

芭芭拉·戴米格-亞當斯（Barbara Demmig-Adams），科羅拉多大學博爾德分校植物生態學和分子生物學教授。

研究概要是對這項有趣的學術工作的簡要介紹。

有了什麼妙策？

目前的工業化的糧食系統都是為了一個目標而優化的——用最少的錢種出最多的糧食。但是當空間和供給有限的時候，比如在太空旅行中，就需要不斷優化不同的目標來滿足人生存的需求。

NASA和太空健康轉化研究所要求我的實驗室研究出如何種植一種可食用植物，以滿足長期太空任務的需要。在太空中，新鮮、有營養的食物只能在狹小的空間和有限的資源下生產。為此，我們寄希望於一種叫做浮萍的植物。

浮萍是一種生長在池塘表面的小型漂浮植物。浮萍在亞洲通常會被吃掉，但在美國主要被認為是有害植物，因為它可以迅速占領池塘。但浮萍很特別。它是地球上生長最快的植物，也是蛋白質密度最高的植物之一，還能產生豐富的重要微量營養素。其中兩種微量營養素是可以抗炎症的抗氧化劑玉米黃質和葉黃素。其中玉米黃質更為有效，但從大多數綠葉蔬菜中很難獲取，因為只有在極亮的燈光下快速生長的植物才會積累玉米黃質。

我向空間健康轉化研究所建議，除了最大限度地提高營養、空間和資源的利用率，也要試著優化這些抗氧化劑的生產。

只實驗了幾次，我們的團隊就發現，在較弱的燈光——即不到晴朗夏日正午陽光一半的光照強度下，浮萍積累的玉米黃質比其他快速生長的綠植在全日照下還要多，同時還保持著和原來一樣不可思議的生長速率和其他營養成分，這使它成為了最適合太空農場的植物。

我們也在測試另一種方法，在更低強度的光照下種植浮萍，但是會用一些高強度的光脈沖來補充光照度。我的團隊發現這也可以讓其它植物快速生長並積累大量玉米黃質，同時消耗更少的飛船能量。

通過這些實驗，我們設置了一些特定的生長條件以優化玉米黃質的生產，使其適應各種不同的應用環境——不管在飛船裏、溫室裏還是戶外。

浮萍在高能效低強度光下（左上）和在強光下（右下）生長得一樣快。(圖片來源:Jared J. Stewart博士，CC BY-ND)

為什麼這很重要？

由於太空中的電離輻射，宇航員很容易患上由細胞氧化導致的慢性炎症和疾病。玉米黃質和葉黃素已被證實可以對抗輻射損傷和眼疾，眼疾是另一種宇航員常有的健康問題。

很多必需的微量營養元素通常只有幾個月的有限保質期。當宇航員開始執行更長時間的任務時，他們獲取這些抗氧化劑唯一辦法是將植物種在飛船上。

什麼是仍然未知的？

我們知道強光讓浮萍和其他植物產生玉米黃質，當光照度下降時，植物的葉片會迅速失去玉米黃質。為了應對生產的大量玉米黃質的特殊挑戰，需要做更多的工作來誘使綠葉蔬菜在收獲後保留玉米黃質。

下一步該做什麼

浮萍本身就是一種高效的營養素生產者，但是任何植物都可以被研究和優化，使其消耗更少的資源但更有營養。(圖片來源:Marina博士López-Pozo, CC BY-ND)

我們的項目使用了在無菌環境中生長的浮萍——我們使用的植物去除了浮萍所漂浮的水中通常存在的微生物。由於研究人員知道優化土壤微生物可以提高植物生產率，我們的下一個目標將會是通過有益微生物群落以探索進一步提高浮萍生產力的機會。

浮萍在地球上已經有了多種用途，而浮萍沙拉可能會成為未來許多太空探險者飲食中的高蛋白主食。這項工程也證明了糧食生產的雙贏方案是可能出現的。

有了正確的技術，就有可能對植物生長的幾個變量進行微小的改變，並讓它們產生更多的微量元素。類似的方法被用於其他的作物可以造福世界各地的人們，而不僅僅是宇航員。在地球上，在像我們這樣的科學研究的支持下，人們種植糧食的方式產生著微小的改變，極大地改善了糧食生產系統，使其消耗更少，產出更多，也更利於健康。

BY: Barbara Demmig-Adams

FY: 嗆嗆

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