科学家们第一次在月球的土壤中种植了植物。他们使用了阿波罗 11 号、12 号和 17 号任务收集的土壤。在他们的实验中，研究人员想知道植物是否会在月球土壤中生长，如果会，植物将如何应对陌生环境，甚至是基因表达水平。
科学家们在月球土壤中种植植物，这是人类历史上的第一次，也是月球和太空探索的里程碑。
在发表在《通讯生物学》杂志上的一篇新论文中，佛罗里达大学的研究人员表明，植物可以在月球土壤中成功发芽和生长。他们的研究还调查了植物如何对月球土壤（也称为月球风化层）产生生物学反应，这种土壤与地球上发现的土壤完全不同。
这项工作是朝着有朝一日在月球或太空任务期间种植植物作为食物和氧气的第一步。更直接的是，这项研究是在阿尔忒弥斯计划计划将人类送回月球之际进行的。
“植物帮助确定从月球带回的土壤样本不含有病原体或其他会危害陆地生命的未知成分，但这些植物只是被月球风化层覆盖，实际上从未在其中生长，”保罗说。
Paul 和 Ferl 是国际公认的太空植物研究专家。通过 UF 太空植物实验室，他们已经在航天飞机、国际空间站和亚轨道飞行器上进行了实验。
“对于未来更长的太空任务，我们可能会将月球用作枢纽或发射台。我们希望利用已经存在的土壤来种植植物是有道理的，”费尔说。“那么，当你在月球土壤中种植植物时会发生什么，这完全超出了植物的进化经验？植物在月球温室里会做什么？我们能有月球农民吗？”
为了回答这些问题，Ferl 和 Paul 设计了一个看似简单的实验：在月球土壤中播种，添加水、养分和光照，并记录结果。
复杂性：科学家们只有几茶匙的月球土壤可以用来做这个实验。从美国宇航局借来的土壤是在阿波罗 11 号、12 号和 17 号登月任务期间收集的。Paul 和 Ferl 在 11 年里申请了 3 次，希望有机会使用月球土壤。
少量的土壤，更不用说其不可估量的历史和科学意义，意味着保罗和费尔必须设计一个小规模、精心编排的实验。为了种植他们的小型月球花园，研究人员在通常用于培养细胞的塑料板中使用了顶针大小的孔。一旦他们用大约一克月球土壤填充每个“罐子”，科学家们就会用营养液润湿土壤并添加一些拟
的种子。
拟南芥被广泛用于植物科学，因为它的遗传密码已被完全绘制出来。在月球土壤中种植拟南芥使研究人员能够更深入地了解土壤如何影响植物，直至基因表达水平。
作为比较点，研究人员还在 JSC-1A 种植了拟南芥，这是一种模拟真实月球土壤的陆地物质，以及来自极端环境的模拟火星土壤和陆地土壤。在普通土壤中生长的植物是实验的对照组。
在实验之前，研究人员不确定种植在月球土壤中的种子是否会发芽。
“我们很惊讶。我们没有预料到，”保罗说。“这告诉我们，月球土壤并没有中断植物发芽所涉及的激素和信号。”
然而，随着时间的推移，研究人员观察到生长在月球土壤中的植物与对照组之间的差异。例如，在月球土壤中生长的一些植物比同类植物更小、生长更慢或大小更多样化。
保罗解释说，这些都是植物正在努力应对月球土壤的化学和结构组成的物理迹象。当研究人员分析植物的基因表达模式时，这一点得到了进一步证实。
“在遗传水平上，植物正在使用通常用于应对压力源的工具，例如盐和金属或氧化应激，因此我们可以推断植物将月球土壤环境视为压力，”保罗说。“最终，我们希望使用基因表达数据来帮助解决我们如何改善对植物 - 特别是农作物 - 能够在月球土壤中生长而对其健康影响很小的水平的压力反应。”
与 UF 地质学助理教授 Stephen Elardo 合作进行这项研究的 Ferl 和 Paul 说，植物对月球土壤的反应可能与收集土壤的地点有关。
例如，研究人员发现，压力最大的植物是生长在月球地质学家所说的成熟月球土壤中的植物。这些成熟的土壤暴露在更多的宇宙风中，这会改变它们的构成。另一方面，在相对不太成熟的土壤中生长的植物表现得更好。
Elardo 说，在月球土壤中种植植物也可能改变土壤本身。
“月球是一个非常非常干燥的地方。月球土壤中的矿物质将如何响应植物在其中生长，以及添加的水和养分？添加水会使矿物学对植物更友好吗？” 艾拉多说。
