高等綠色植物的培育生長，對氧氣的獲取、廢氣的凈化以及宇航員食物的獲取都十分有助，能夠解決航天生命保障系統(tǒng)中自給自足的問題。高等綠色植物在空間微重力、高輻射環(huán)境下的生長發(fā)育情況與地面不同。對長期高輻射，微重力條件下綠色植物的生長效應國際上已經(jīng)展開了大量的在軌實驗。本次天宮二號空間實驗室中配置了一個迷你太空“溫室”——高等植物培養(yǎng)箱，它將協(xié)助植物學家開展微重力條件下高等植物生長有關(guān)機理研究。 

　　天宮二號高等植物培養(yǎng)箱由上海技物所承擔研制，其主要任務是培育植物。而此次培養(yǎng)過程與以往不同，它將開展我國首次為期6個月的植物“從種子到種子”全生命周期培養(yǎng)實驗。這個身負重任的微縮版太空溫室，有三個與眾不同的特點。 

　　特點一：從種子到種子全程直播 

　　植物學家在地面精心挑選水稻和擬南芥的種子作為本次太空旅行的乘客，種子們在休眠狀態(tài)下乘坐在舒適溫暖的“保暖箱”中隨著太空實驗室進入軌道?？茖W家們將在地面遙控指揮啟動實驗過程，種子開始萌發(fā)。 

　　在其后的一段時間內(nèi)，培養(yǎng)箱通過溫度、濕度、光照、營養(yǎng)供給調(diào)節(jié)等功能為種子的生長發(fā)育提供環(huán)境保障，同時通過相機等測量部件進行“全程直播”，記錄圖像、溫度變化等數(shù)據(jù)，下傳到地面供植物學家開展比對分析。預計1~2個月以后，如果生長順利，植物便可進入抽苔（穗）開花階段。

　　高等植物培養(yǎng)箱可實現(xiàn)植物生長發(fā)育全過程實時監(jiān)測，為植物學家分析研究植物在空間微重力環(huán)境中響應與適應的本質(zhì)，提供科學研究的平臺保障。 

培養(yǎng)箱結(jié)構(gòu)示意圖

　　特點二：水循環(huán)安全高效 

　　小小的太空“溫室”中，生長盒區(qū)域是植物生長的空間，由透明材料制成，光源從底部照射，相機從側(cè)面拍攝成像。在生長盒上貼有透氣膜，用來保障植物與溫室內(nèi)有一定的氣體交換，而液態(tài)水不會從透氣膜中逸出，以此來保障植物生長過程中所需的水分。在空間微重力環(huán)境下，植物生長過程中因蒸騰作用產(chǎn)生的水汽無法凝結(jié)回歸到土壤，而是附著于生長盒的側(cè)面，還影響成像。為了解決這個問題，科學家們通過增加冷凝區(qū)的設(shè)計，水汽重新冷凝并導入土壤盒內(nèi)，實現(xiàn)了太空密閉環(huán)境下水的有效循環(huán)，提高了水的利用率，也避免了水汽可能產(chǎn)生的不良影響，真是高效又安全。

裝有植物的生長盒　　  

　　特點三：為基因信息安裝“追蹤器” 

　　植物學家用轉(zhuǎn)基因技術(shù)給給擬南芥的開花基因做了綠色熒光蛋白基因標記。培養(yǎng)箱內(nèi)安裝了一臺微型熒光相機，并集成一個LED熒光激發(fā)光源。一切準備就緒，當長日照區(qū)的擬南芥開花基因一旦表達，就會被LED光源激發(fā)出綠色熒光。熒光相機便可以捕捉到熒光信號，并下傳信息。熒光圖像能夠突出反映特定光譜譜段的熒光信息，為植物學家開展空間植物培養(yǎng)實驗提供了一個更為豐富的分析手段。 　　 

圖為熒光相機檢測擬南芥開花基因（FT）在葉片中表達。a和b分別為可見光和熒光相機對同一培養(yǎng)盒中擬南芥植物成像。

c示意了培養(yǎng)盒中不同的擬南芥植株，WT為沒有綠色熒光蛋白(GFP)標記的普通擬南芥，F(xiàn)TPro::GFP為含有綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因擬南芥。