Percobaan Pertumbuhan Tanaman gravitasi nol dikirim ke stasiun luar angkasa

Misi pengadaan terbaru ke Stasiun Antariksa Internasional membawa ratusan bibit ke lab penelitian antariksa pada hari Minggu, 17 Desember, untuk menguji bagaimana tanaman tumbuh di lingkungan stres tanpa gravitasi.

Ini adalah percobaan tanaman-di-angkasa keempat untuk Profesor Wisconsin Botani Simon Gilroy. Laboratoriumnya akan menumbuhkan bibit identik di Bumi selama eksperimen selama sebulan untuk membandingkan pertumbuhan mereka dengan dan tanpa gravitasi. Para periset mempelajari bagaimana tanaman merespons lingkungan dengan oksigen rendah yang diciptakan oleh perubahan bagaimana air dan udara berperilaku dalam gravitasi nol.

Peralatan baru akan memungkinkan Gilroy menumbuhkan tanamannya di bawah lampu di stasiun luar angkasa untuk pertama kalinya, memberikan kondisi yang lebih realistis dibandingkan eksperimen sebelumnya dalam kegelapan. Di lain pertama untuk tim Gilroy, astronot akan mengambil gambar tanaman hidup saat mereka tumbuh menggunakan mikroskop di stasiun luar angkasa.

Benih dikirim ke stasiun luar angkasa dengan Dragon SpaceX Capsule yang diluncurkan oleh sebuah roket Falcon yang digunakan kembali. Setelah eksperimen yang didanai NASA berakhir, astronot akan menerapkan campuran fiksatif untuk menghentikan pertumbuhan sebelum membekukan tanaman untuk dipindahkan kembali ke Bumi.

Gilroy mengatakan hilangnya gravitasi memiliki efek mengejutkan pada hal-hal biasa, seperti bagaimana air mengalir - atau tidak.

"Air menjadi benar-benar lengket di stasiun luar angkasa Jadi jika Anda berenang, itu hanya menempel di permukaan Anda, itu akan menempel di mulut Anda dan Anda akan tenggelam," kata Gilroy. "Dan jika Anda menyirami tanaman Anda, airnya ingin menempel ke permukaan tanaman dan ke akar, menciptakan lingkungan dengan oksigen rendah."

Tim Gilroy beralih ke Arabidopsis - tanaman mustar kecil yang biasa ditemukan dalam penelitian tanaman - untuk menjawab pertanyaan mereka tentang pertumbuhan tanaman tanpa gravitasi. Dalam percobaan mereka saat ini, para peneliti menanam mutan Arabidopsis yang merespons kuat tekanan rendah oksigen, setidaknya di Bumi. Mereka juga menanam tanaman Arabidopsis yang mereka direkayasa untuk menghasilkan protein fluorescent sebagai respons terhadap kekurangan oksigen. Tanaman neon akan dicitrakan di orbit oleh astronot di tengah percobaan.

"Itu akan memberi kita peta di mana di dalam pabrik ada tekanan rendah oksigen lokal," kata Gilroy.

Dalam keberangkatan dari percobaan sebelumnya, bibit Arabidopsis akan tumbuh dalam terang. Upgrade datang saat tim Gilroy mendapatkan akses ke sistem "veggie", yang digunakan pada tahun 2015 untuk menanam selada bagi para astronot untuk dimakan. Veggie dikembangkan oleh ORBITEC berbasis Madison.

Begitu sampelnya kembali dengan selamat di Bumi, lab Gilroy akan membandingkan pola ekspresi gen tanaman yang tumbuh di ruang angkasa dengan rekan mereka yang tumbuh di Bumi. Mereka juga akan melakukan pencitraan mereka sendiri terhadap penanda fluoresens lain untuk stres. Secara keseluruhan, data tersebut akan memungkinkan para peneliti untuk bertanya apakah tanaman tersebut mengalami sesuatu yang mirip dengan kekurangan oksigen terestrial, atau tekanan unik untuk tumbuh di luar angkasa.

Persediaan dan perlengkapan awak diluncurkan pada 15 Desember setelah beberapa penundaan, dengan sebuah jendela peluncuran satu detik. Untuk mempersiapkan peluncuran, Gilroy dan timnya melakukan perjalanan ke Kennedy Space Center di Florida untuk melakukan beberapa operasi kering yang menyiapkan bibit di ruang khusus. Kemudian, beberapa hari sebelum tanggal peluncuran yang dijadwalkan, para periset terbang dengan cukup benih untuk menangani enam peluncuran yang tertunda. Setiap penundaan yang berlangsung lebih dari dua hari mengharuskan percobaan diulang ulang sepenuhnya, jika benih tidak berhasil berkecambah sebelum tiba di luar angkasa, memanjakan eksperimen.

Sebagai eksperimen pertumbuhan tanaman spacefaring seperti Gilroy yang terus menumpuk, apa yang telah dipelajari ahli biologi?

"Saya pikir hal terbesar yang kita dapatkan adalah tanaman tumbuh baik-baik saja di luar angkasa," kata Gilroy, mencatat bahwa pada awal usia ruang angkasa, bahkan itu pun tidak terjamin. UW-Madison memiliki sejarah panjang tentang eksperimen semacam itu, sejak tahun 1967. "Tanaman tumbuh dengan cukup baik, misalnya, menjalani seluruh siklus hidup. Masalahnya adalah seberapa baik pertumbuhan tanaman. Kami masih pada tingkat kerja apakah masalah di ruang angkasa bersifat intrinsik terhadap biologi, atau apakah kita memang bukan tukang kebun ruang yang benar-benar bagus. "

"Pertanian manusia telah berlangsung selama puluhan ribu tahun di darat," kata Gilroy. "Dan kita benar saat fajar pertanian antariksa. Kita belum cukup banyak untuk mengetahui mana cara yang benar untuk melakukan sesuatu."

###