2025年12月13日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心郑慧琼研究组在npj Microgravity 杂志在线发表题为“Potential regulatory modules to integrate microgravity signals into flowering pathways in Arabidopsis thaliana grown in space” 的研究论文。该研究系统地报道了我国空间站上进行空间微重力作用于植物开花的实验研究结果。研究发现，植物在转录水平上对微重力的响应包括了GI-CO-FT模块特异性和非特异性两条途径。GI-GO-FT特异性响应微重力通过ERF，bZIP,bHLH 和BES1转录因子共同调控的GCC-和CACGTG-元件调控开花途径关键基因的表达，而改变GI-GO-FT模块中关键基因的表达也会导致植物对于微重力响应的改变。

空间微重力对于地球植物是一种严重的逆境因子，空间微重力环境下生长的植物表现为株型松散、发育迟缓、难以开花或结籽少甚至不结籽等瓶颈问题。在植物的生长周期中，开花是植物从营养生长向生殖生长转变的关键环节，决定了植物对环境的适应性和产量。在空间环境中，时期转变阶段植物对微重力的响应比其他发育阶段更为敏感，因此，解析空间微重力环境对于植物开花调控的分子机理，可为选育和创制适应长期空间微重力环境的作物品种提供理论基础。

为了探索在空间微重力环境中作物高效生产的途径，我们的研究团队前期已利用“天宫二号”空间实验室和“实践十号”科学实验卫星进行了系列空间植物开花的调控实验。本研究利用我国空间站生命生态实验柜中生长的拟南芥，通过航天员在轨采集样品，并冷冻保存返回地面。返回的四种不同基因型拟南芥样品（野生型、gi突变体、35S:CO和pHSP:GFP;pHSP:FT转基因植株）与地面对照的比对分析，发现GCC元件在非特异性微重力响应基因中富集，而bZIP,bHLH 和BES1转录因子共同调控的CACGTG元件在GI-CO-FT特异性微重力响应基因中富集，表明ABA，BR，GA和光信号途径与微重力信号整合对于空间植物开花的调控作用。此外，本研究还表明利用组成型启动子和热激启动子过表达FT基因不仅会导致微重力条件下拟南芥提早开花，而且会改变植物对微重力的敏感性，为后续利用基因工程的方法改造作物以适应空间微重力条件提供了新技术途径。

谢俊燕、朱佳辰和王丽华为本研究共同第一作者，郑慧琼为通讯作者。焦玉伟，窦艳慧，赵中天，骆博宇和哈美帆参与工作。感谢合作单位中国科学院上海技术物理研究所张涛研究员团队的硬件支持和中国科学院空间应用工程与技术中心实验指挥与计划安排，感谢神舟十四号航天员乘组在轨实验协助。本研究得到空间站应用与发展工程项目资助，国家自然基金面上项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41526-025-00539-z

图1. 与地面正常重力条件下生长的拟南芥相比，空间微重力条件下生长的拟南芥开花时间显著延长。空间拟南芥d9,d50和d77和地面拟南芥d9,d31和d39代表性的图像，d表示加注营养液启动实验后的天数。

图2. 空间微重力条件表达水平发生显著改变的拟南芥开花时间调控基因启动子上高度富集的顺式元件（GCC- and CACGTG-boxes）可能的作用机理示意图。图中蛋白质相互作用网络表示开花基因直接受到与GCC-和CACGTG-顺式元件结合的转录因子调控的途径。根据相关微重力响应基因表达水平变化，调控途径可分为二组，第一组(G1)对通用微重力响应途径；第二组（G2）GI-CO-FT模块特异性响应微重力途径。