太空旅行對植物的影響

圖片作者：ChatGPT

最近日本動物園的馬來貘「英雄」在飛機旅行時喪生，目前台北動物園解剖後的死因推論是「推斷死因為熱緊迫引發的全身循環衰竭、凝血功能障礙與肺水腫」。

事實上，我們在搭飛機的時候，也會有一些不太舒服的感覺，常見的是在飛機起降時發生耳鳴。飛機旅行都會產生這樣的不適症狀，太空旅行呢？

事實上，之前有論文提到，人類在進行太空旅行時也會有一些健康上的問題。那麼，植物呢？

最近有一篇論文，研究了植物根部在太空中的基因表現變化。他們使用了美國太空總署（NASA）收集的阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）的GLDS-120資料進行分析，比較太空飛行與地面對照組樣本的基因表現差異。

他們發現：在有光的環境下，有622個基因有表現量上的差異。其中313個基因表現量增加、309個基因表現量減少；在無光的環境下，有200個基因出現表現量上的差異，其中165個基因表現量增加、35個基因表現量減少。

特別的是，無論是有光或無光，與缺氧相關的基因都出現了表現量增加的現象，說明了缺氧是太空旅行中對根部最明顯的影響（阿拉伯芥根部OS：我不能呼吸！）。

而有光的時候，除了缺氧的基因表現量增加之外，與光信息、光合作用以及晝夜節律相關的基因表現量也上升。在無光的狀況下，除了缺氧基因以外，全身性獲得性抗性基因的表現也是上升的。

其中與光信息有關的基因的表現，事實上在過去的研究已經發現，植物的根部在無重力的狀況下，對藍光與紅光會出現正向向光性，且直接照光可以增強根的重力感應能力。而這篇論文中，他們注意到NASA的數據裡，如HY5與HYH等對光型態發生（photomorphogenesis）非常重要的基因，在太空飛行中的表現量變少。

在太空旅行中，植物的根部竟然會表現光合作用相關的基因，讓研究團隊覺得有點意外。不過，研究團隊認為，這可能是因為在太空站中，因為空間與資源有限，植物培養的條件其實與在地面上有極大的不同；事實上，在太空站中培養的植物的根部，很可能照到了光。

如果根部真的照到光，那麼表現了光合作用相關的基因，也就說得過去了。但是，這樣會不會對植物的生長發育出現一些不該有的影響呢？因此，研究團隊建議NASA可以考慮用不同的設計來避免太空植物的根部照到光，畢竟光線對植物的根部應該也是一種壓力。

總而言之，植物在太空中旅行，根部缺氧應該是第一個要處理的問題。至於重力對光信息基因的影響，這個應該是首要關注的領域。最後，NASA應該要考慮調整一下實驗狀況，讓根部可以不要照到光，這樣提供的資料應該會對實際應用更有幫助。

參考文獻：

Shahbazi, M., Rutter, L. A., & Barker, R. (2024). Transcriptional response of Arabidopsis thaliana's root‑tip to spaceflight. Plant Molecular Biology, 114, 79. https://doi.org/10.1007/s11103-024-01478-1