美研究人员首次在月球土壤中种出植物，这说明了什么？我们离月球基地更近了吗？
据美国有线电视新闻网(CNN)、今日美国等外媒报道，5月12日发表在《通讯生物学》杂志上的一项新研究显示，佛罗里达大学的研究人员首次在NASA阿波罗登月计划任务期间收集的月球土壤中种出了植物。这是植物第一次在月球土壤中发芽生长，为在月球上种植提供氧气和食物的植物奠定了基础。佛罗里达大学负责研究的助理副校长、该研究的合著者之一罗布·费尔表示：“这是一个关键发现——植物在月球土壤中生长。这非常令人震惊，因为植物从来没有去过月球，种子也从未适应过在那里生活。”
http://pic4.zhimg.com/v2-5f123047a3a91fa13a52a4a404fd321b_b.jpg
拟南芥从月球土壤中发芽 CNN图
论文地址：
Plants grown in Apollo lunar regolith present stress-associated transcriptomes that inform prospects for lunar exploration - Communications Biology 谢邀。
关于月壤种菜的专业分析都有了，我来唱一下“反调”吧。
没有成分相同的月壤。
人类仅仅取了千万亿亿分之一的月壤来种菜，无法推广到整个月表。
单纯用本次研究来推测整个月壤是否有可能种菜，无异于我们摸着大象的脚跟，来猜测它有多高。
按照主流的理论，月球和地球在50亿年前，都是相同的星际物质，它们的成分有着相同的基础。
不过，月球的具体形成过程，让地球和月球表面的成分产生了差异。
45亿年前，一颗叫做忒伊亚的行星撞击了原始地球：
撞击后，地球和月球形成。
[*]月球形成曾有诸多学说，现在撞击说已是主流，NASA和BBC做的视频或纪录片，都是直接采用撞击说。
[*]动图来源于BBC纪录片《我们真的需要月亮吗》。
这一次大撞击，一些碎片和尘埃成了月球的组成部分，这可能让月球的元素组成，相对来说更轻的元素更多。
但由于地球足够大，在早期熔融状态时，重元素更容易朝着地核下沉。再加上后来丰富的地质活动，尤其是板块运动、熔岩、火山、这样地球形成了和月球迥异的物质交换。
这就造成地球不同区域、不同地质年代的岩石成分、元素可能存在巨大的差异。
你让现在的植物在30亿年前种植，也根本存活不了。
大气经过了三代的演化，期间经过了各种地质活动、蓝藻，才有了今天的大气成分。
5亿年前苔藓登陆，4亿多年前出现蕨类植物……植物对土壤的改造也至少经过了数亿年，才在地球上形成了有机质丰富，含大量碳、氮的土壤。
当然，地球质量足够大，也才锁住了大气中的氮和碳。
月球土壤的硬伤在于，相对于地球它没有经过足够的沉积作用。铁、铝等金属元素大量存在与月壤中，对植物造成氧化/盐碱胁迫，这是本次研究中，拟南芥成长速度减慢5倍，成长质量差的根本原因。
本次的实验还是短期的，月球本身没有大气，早期的氮元素基本散逸。而原本就比较少的碳，也一直在散逸。现在即便还有，也已经极少。
如果长期实验不提供地球的碳和氮，拟南芥也必然死亡。
这次的研究，这和中国研究月壤得出的，月壤不适合种菜的结论，并不矛盾。你不提供水、碳、氮，的确种不出来。
作为对生命最重要的两种元素，氮、碳的缺少，是最大的硬伤。
不过还是得庆幸，地月同源，地球上的某些盐碱地可能存在和月壤比较接近的地方。
既然地球上有适应盐碱地的植物，并且我们在盐碱杂交水稻上取得了一定的成功，那么通过基因工程对植物进行改造，以适应月壤并非完全不可能。
但真正最好的解决办法，还是得到更加合适的月壤。
虽然月球直径只有地球三分之一，它的沉积作用不明显，但还是有沉积作用的。
尤其是早期月球同样是熔融状态。
大量巨型陨石的轰击，既可能给月球带来全新的物质，也可能让地表和地幔物质进行交换。
月球形成早期，早结晶、下沉矿物比晚结晶、下沉矿物密度更小，后来的演化过程中，地幔重物质下降、轻物质上升，出现“重力”翻转，给月球内部物质组成带来了更多不确定性。
以上的各种原因，都可能让不同地方的月壤成分，表现出巨大的差异。
月球矿物测绘仪下，月球表面元素的不同丰度：
甚至月球北面的艾特肯盆地表面，还出现了放射性异常，这是地幔物质早期被陨石撞击而出的证据：
随着月球冷却，这些重物质再也进不了月球内部了。
人类早期挖回来的月球物质，更多是为了推测月球的演化，本身就不是为了种菜的。月球北面的研究，对分析月球的演化至关重要。虽然美国人最早分析月球结构，但月球北面，却被我们“捷足先登”。“玉兔二号”月球探测器，已经掌握月球地下40米的地质分层结构。
总的来说，月球表面不同区域的元素组成，是可能存在巨大差异的。
如果在月球表面有选择性的挖，是可能找到铁、铝元素更少，更加适合种菜的月壤。
但相对于地球，这样的月壤可能并不多。
当然，月壤中氮、碳缺少的硬伤，可能需要地球持续不断的输送，但至少比全部土壤需要运输好得多。
在未来开发月球时，可能成为稀缺的争夺资源。
目前月球上已经被探知具有一定的水资源，根据开采难度很成本，直接地球输送水资源也是有一定可能性的。
其实，未来航天技术进一步提高，还有一个耗能更低的选择，那就是从彗星上获取氮、碳和水资源。
彗星是个好东西，从寒冷的奥尔特云而来，氮、碳、水的丰度都还比较高，甚至还可能存在一定的有机物。
至于钾肥和磷肥，月球上有含这两种元素丰度颇高的斜长岩石。
无论从月壤的改造还是植物本身的改造，未来在月壤上种菜都是有一定基础的。
但个人认为，月壤的改造可能会更加实际一些。
最需要解决的依旧还是水、碳和氮。
相对来说，能源获取问题其实在月球上还比较好处理，白天光伏、晚上核裂变堆。如果基地的表面，用光伏材料包裹，甚至有可能尽可能解决白天过热的问题。但哪怕如此，基地白天过热晚上过冷的问题，依旧是需要解决的。
在月球土壤改造之前，无论水培、箱式培养都是可以暂时替代的，只不后两者会面临长期的材料运输问题，前者则可能是一劳永逸的解决办法。
至于直接人工合成有机物，单纯从技术上来说，可能会更加的遥远。既然人工合成真的成熟了，你还是要解决水、碳、氮的资源问题。
以上的这些，都需要解决一个巨大的问题，就是材料运输。人类整个航天史上发射到太空（不包括回到地球的）的物质总质量也就1万吨左右。用5507.85 kg/m³的地球平均密度来算，相当于12米长宽高的立方体。
这些材料，你要建立一个能解决能源、水、碳、氮循环，同时解决散热、隔热、严寒等问题的可持续的基地，我看够呛。
其实，哪怕就按照当前的技术，只要发射能力怼上去了，你硬堆材料都能堆出一个勉强能用的基地。
所以，限制月球基地的，最主要的还是航天技术本身。
美国人为什么以前没有想着拿月壤种菜，现在开始种了？还不是中国探月等航天技术的发展，让他们感受到了危机。
说实话在，月壤种菜真的挺壕的。
当前的研究虽然很有意义，但对未来基地建设的贡献，可能有但也可能没有。
但最后还是要强调的是：本回答仅仅从未来的可能性分析，对实验本身没有任何异议。任何基础实验研究，都是值得肯定和支持的。 这是之前在嫦娥五号返回之后写的一篇关于月壤的文章，应该能回答这个问题。
嫦娥五号的使命
2020年12月17日，嫦娥五号月球探测器从月面采样返回，在内蒙古四子王旗着陆场成功着陆，圆满完成了中国科学家赋予它的使命。
嫦娥五号返回器平安着陆
嫦娥五号的使命是什么？你脑子里一定蹦出两个字“挖土”！
说的没错，嫦娥工程“绕、落、回”三步走的终极任务就是最后这一步：将月球上的土壤成功带回到地面。数以千计的科学家和工程技术人员耗费十几年时间和几十个亿的资金，最后都凝聚到嫦娥五号带回的土壤里，可见月球的土壤有多珍贵！
嫦娥五号机械手采集月表土壤
有位朋友问了一个很“不合时宜”的问题：“要这月球的土壤要干用？能种菜么？”哈，这是个有趣的问题！我们今天就来讨论一下，月壤它到底能不能用来种菜。
月球上的土主要用于科学研究
不过在讲种菜之前，我需要先申明：月球探索是一项非常严谨、严格和严肃和科学工作，嫦娥工程的任务绝不仅限于去月球挖几勺土、捡几块石头，它还肩负探索月球和太空、为未来载人登月打先锋的光荣使命。
网友制作的嫦娥五号任务标志
种植需要什么？
中华民族是个热爱土地、热心种植的民族，老周所在的深圳算是中国最具现代化气息的城市之一了。但我还是经常在小区前后一些三不管的“无主地”上看到小块的菜地，三五平米、被细心地翻耕、撒上菜籽、浇上水，有些还长出了绿油油的青菜、萝卜苗或是辣椒。那些勤劳的“菜农”们显然不指望靠这片袖珍菜地解决一日三餐，你只能将其归结为：爱好！
种菜需要土、水、空气、阳光，也许你还得撒些化肥或者什么有机肥料，因为土地肥力不足，菜就长得不好。植物的生长需要许多种元素，有些元素可以从空气中获得，比如氧和碳；更多的元素需要依赖土壤，比如氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁和一些微量元素。植物通过光合作用来代谢氧气和二氧化碳，并把碳固定在体内，其它元素依靠根系从土壤中吸取、运输到植物的各个部分。
植物生长需要从土壤里吸收多种养分
我们要想让蔬菜长得好，不仅需要空气和阳光，还需要土壤和水，因为土壤里有丰富的化学元素，这些元素溶解在水里，再通过根被植物吸收。当然，无土栽培也是需要你另外提供这些养分的。
月球的土壤里有这些元素吗？
月球来自于四十多亿年前的一次行星撞击。地球的一部分被撞到了空中，再慢慢聚集在一起形成了今天的月球。照理说地球上有的一切，月球上应该都有，但事实并非如此。因为月球小，它的引力弱，又没有磁场，所以许多东西都飘散到太空中，再被太阳风吹走了。
月球表面几乎没有碳和氮气，氢元素也极少，大部分离子氢都沉积在月球两极黑暗极寒的深坑里。所以我们种菜所需要的元素一下缺了三种。
嫦娥三号拍摄的月球表面
严格地说，“月壤”是一个错误的叫法。在地球上含有有机质的才能被称为土壤，月壤是玄武岩和斜长岩等火山岩石在几十亿年陨石不断撞击、以及太阳风和星际带电粒子持续轰击下崩解而成的粉末，它不含有任何有机质成分。当然，科学家还是会以形态来将月球上的这些细颗粒物称作月壤，虽然只是叫法不同，你需要知道它与我们身边熟悉的土壤是有本质区别的。
地球与月球主要元素丰度对比，月表没有碳和氮
月球表面主要的元素有氧、硅、铁、镁、钙、铝、锰和钛，另外还有极少量的稀土元素。但你别高兴得太早，由于月球上没有水，这些元素大多数下表的形态存在。
月球表面基本都是这些氧化物
月壤里缺磷、缺硫，不缺的东西大多又不溶于水，所以月面比地球上最贫瘠土地更贫瘠，它完全不适合用来种菜。
月壤取回来干嘛用？
科学家费劲把月壤和月球岩石取回来当然不是拿来栽花种草，那也太大材小用了。月球表面的物质储存了几十亿年来月球演化的信息，通过研究月壤的具体化学成分判断其形成机理，进而推断月球的历史、看它究竟是如何变成今天这般模样，这才是科学家们要做的正事儿。
研究人员正在分析一块月岩样本
与其它国家在月球中部扎堆采样不同，嫦娥五号这次选了个很“偏”的地方着陆、钻探、挖土。因为这个叫风暴洋的地方从之前的遥测数据看还很“年轻”，它大概形成于距今27亿年前，月球最后一座火山喷发的岩浆沉积在这里。通过分析这里岩石和碎屑的组成，特别是从2米深月表之下钻取的岩石成分，我们可以知道月球到底是什么时候停止地质活动并且彻底冷却下来的。这对于丰富你的餐桌或许没帮助，但对于科学探索来说，嫦娥五号采回来的这1.7千克土实在是太珍贵了，千金不换！
http://pica.zhimg.com/v2-f1d3671c2cb36b9d88ecd7d2913ce4a6_r.jpg?source=1940ef5c
嫦娥五号在月球的着陆区 根据真实月壤里的拟南芥生长状态较差的实验结果，说明不适合直接用月壤种菜，至少不适合种拟南芥。
之所以选择拟南芥，是因为拟南芥是模式生物，其基因组简单，种子小，易萌发，生长周期短，研究程度深，故容易控制变量。
其实这论文主要意义不仅在于证明月壤能种菜，还更是通过拟南芥萌发生长对比区别，改变对月壤的旧认识。毕竟其它条件相同的前提下，拟南芥在真实月壤长势比用矿物粉模拟的月壤长势差，说明真实月壤有未知的抑制拟南芥生长因素，导致不适合直接用月壤种菜。
不适合直接用月壤种菜可能的原因主要有三点：
第一，因为月壤含水量低于植物可以正常生根的最低要求，且缺乏腐殖质。
第二，因为月壤富含重金属，对生物有毒害（例如铬、镍）。
第三，因为月壤中的月尘粒径极细，具有尖锐棱角，容易沾附生物的表面或/并破坏细胞结构，若不慎吸入月尘，容易致人与动物过敏甚至致癌。
上述不适合直接用月壤种菜的三点可能原因，今年年初（2022年2月）嫦五着陆区月壤水含量发布时，我就在如下内容提及过：
我国首次获得了月表原位条件下的水含量，1 吨月壤约含有 120 克水，该研究结果有哪些意义？本次研究还未公开植物根系细胞的差异，未来发布的研究成果可能包括这一方面。未来还有可能倾向于研究改造月壤的技术方案。
<hr/>以下分享国内对月壤的另一项研究进展：
由南京大学、香港中文大学、中国空间技术研究院的联合研究团队刊发的文章称，以月壤做催化剂，有可能在月面用阳光将水和二氧化碳变成供呼吸的氧气、供食用的淀粉和供航行的甲烷、甲醇。
除了种植，循环合成也是太空“农业”的可选方案之一，而中国空间站和深空探测项目也将提供验证机会：地外人工光合成系统将争取明年搭载到中国空间站或力争搭载到后续中。https://www.researchsquare.com/article/rs-1045138/v1而根据上述最新论文，还可以进一步发掘第四，第五，第六点不适合直接用月壤种菜的潜在原因：
第四，月壤本身氧逸度低，会消耗氧气，抑制植物根细胞呼吸作用。
第五，月壤主成分是富镁铁，贫钾的名义无水矿物与玻璃。无水矿物不但会消耗水，而且人为灌溉加水会发生类似水泥凝固的过程，固结后不利于植物根系生长。玻璃质风化过程比矿物慢，有益微量元素溶解比地球土壤慢。
第六，月壤颗粒表面具有较强催化活性，可能会促进一些对植物有毒害物质的产生。
<hr/>留两个思考题：
1，未来不适合月壤种菜研究的植物种子或孢子样本包括：蕨类，藓类，剪秋罗，网脉瓶尔小草，蚕豆，甘蔗，番薯，苏铁，小麦，茄子，辣椒，玉米，番茄，香蕉，向日葵，檞寄生，菟丝子，列当，肉苁蓉，柑橘，柿子，桑，胡杨，毛竹，梭梭；
适合月壤种菜研究的植物种子或孢子样本包括秋海棠，马齿苋，烟草，石斛，天鹅兰，罂粟，草莓，蒲公英，苦菜，油菜，芝麻，菠菜，卷柏；
适合无性繁殖研究的包括毛竹，茹，景天，瓦松，梭梭，石斛；
极不适合月球基地育种研究的植物品种包括可可豆，兰伯拉柏树，柑橘，轮藻，满江红，桉树，椰子，木瓜，蒲雅，腰果，巨魔芋，胎生红树。
想想为什么？
2，无土栽培与月壤种菜哪个技术路线适合月球？ 谢邀，刚下组会，人很蚌埠。
之前一直有人在问，为啥不去做真实月壤的植物栽培实验，现在应该知道了，这实在是消耗太多了，常规动不动就几百毫升（几百克乃至一千多克）的用量根本拦不住（这还没有算重复），而且种一次，月壤带有月球表面痕迹的信息就全部灭失，不能再研究了。因此几十年来，这个事情就一直有人想没人做，大家都拿着模拟月壤来研（nao）究（bu），起码模拟月壤开采自火山灰，理论上可以敞开了供应。
所以如果一定要当一回铁头娃，用真正的月壤开展研究，就只能节流，在申请报告上尽可能减少月壤的用量。
节流方法就是压缩实验规模，比如你种个菜需要的月壤太多了，我就种小的，就种拟南芥吧，这么小个植物需要的生长空间就很小，月壤的需求量也就进一步下调了，最后我们就看到了一个种在48孔板里头的拟南芥。
螺 蛳 壳 里 做 道 场
饶是如此，这个用量也不小。48孔板每个孔的底面积一般在1平方厘米左右，月壤的容重一般在1.8公斤每升，那么5毫米高度的月壤就大约重1克。这次实验用了阿波罗11号、阿波罗12号、阿波罗17号任务采集的月壤，分为3个平行，转录组学测定的有效重复最低4个，因此算下来需要12克月壤。
一大群人筹划15年，求爷爷告奶奶不停申请，最后才能换得这12克月壤。
现在再看自己次次申月壤，次次陪跑，这算什么啊，看看别人多累。（但我就申请半克啊 呜呜呜呜呜呜）
本文中月壤的信息，可以看到NASA也是把分析得差不多了的样本“慷慨地”给了实验团队
要到了月壤之后，就要开始养植物。
研究人员在48孔板上划好位置，先往孔里面塞了7毫米厚的岩棉（用来储存水和营养），然后放上一层0.45μm滤膜，最后才是真实月壤。
而且对照组也不能没有，就把NASA自研的JSC-1模拟月壤给拿过来，一旦用到模拟月壤，那自然就不客气了，直接每个孔板里头放4组。
http://pica.zhimg.com/v2-c7048b9a14fb25f8ca26cdf886638aeb_r.jpg?source=1940ef5c
像这样的孔板还有4块
完了之后就是让含营养的水通过月壤空隙的毛细作用从岩棉手中夺取。
当然中间出了个小插曲：阿波罗17号的样本和模拟样本成功吸水了，但阿波罗11号和12号的样本没能成功，所以研究人员就用枪头加了点水，稍微搅了搅，认为也可以种植物了。
左图就是补加的营养液，可以看到营养液形成了几个水球，右图就是用细塑料棒搅了搅，月壤的使用也是要留痕的
种拟南芥也不是直接撒上去，而是用枪头轻轻吸取含有拟南芥的营养液（？），注入月壤中，当然由于拟南芥遵守布朗运动，每次吸取的数量也不能保证完全一样，为2-4粒，但是因为有重复，所以整体看起来数量也基本一致。
栽培上了之后，就把它们用透明盒子罩起来，尽量减少空气对流。
http://pica.zhimg.com/v2-fd5f35d3cf4797b01448873879974f96_r.jpg?source=1940ef5c
拟南芥的栽种（左）和培养（右）
每天的给水策略就是把48孔板往营养液里头泡一泡，让岩棉吸饱水，再缓释出来，这样就能保证月壤不会吸水吸得太多。
然后在拟南芥生长的第6天/第8天用镊子轻轻拔出一个样本，来观察它的根部生长情况，长到第20天的时候，把拟南芥用剪刀收割了，地上部分放进液氮冻存，准备测转录组。
拔苗（左）、收割（中）和留样（右）
事已至此，全部的工作就已经完成了，那么就开始看结果吧~
<hr/>
大合影，左边为第6天的情况，中间为第16天的情况，右边为第20天的情况
一下子就能够看到，第6天的时候大家还差不太多，萌发率也是100%，怎么长到后来，拟南芥就在真实月壤中长得比模拟月壤慢，还长得更差劲呢？
为了研究这个问题，在第6天拔的苗就派上用场了。
图a 地上部分 图b 苗的整体形貌
可以看到，悲剧已然在第一个礼拜埋下：
拟南芥在模拟月壤中更适合生根，而真实月壤阻碍了拟南芥的生根进程。
而由此日积月累，在第16天的时候，拟南芥就长出差异来了。
如果想要把这个差异量化，就可以基于拟南芥特殊的生长状况来衡量：它的对生子叶叶尖间距可以测量，而通过测量叶尖间距，则可以量化拟南芥的生长状况。
叶尖间距的比较（红色双箭头所示）
这下一目了然了：模拟月壤的拟南芥生长速度在第7天后（注意拟南芥需要3-4天时间出苗）一骑绝尘，而真实月壤为基质的拟南芥只能自叹弗如，而且阿波罗12号为基质的模拟月壤培养得稍微好点，阿波罗17号的咬了15天后最终落败，而阿波罗11号的早就退出了竞争。
以真实月壤为基质的拟南芥生长不好，肯定意味着有许多的胁迫条件，让拟南芥不得不在逆境中生长。而胁迫条件越强，拟南芥表达的相关抗性基因越多。表达的相关抗性基因则可以通过转录组研究来表现，最直观的就是表达数量和主要表达基因种类。
http://pica.zhimg.com/v2-17cbc8bec85da32d7bfc7e987bfc5772_r.jpg?source=1940ef5c
图a 真实月壤的实际栽培情况；图b 表达数显著增长/降低的基因数量；图c 基因表达热图；图d三种基质中表达数增长/下降都最多的基因及其功能
可以看到，这些表达数出现显著变化的基因包括了抗性基因（显著增长），包括抗盐胁迫基因，抗金属（例如铝）胁迫基因，抗氧化基因等等，而与光合作用相关的基因的表达数量则显著下降，这也正是拟南芥在真实月壤中长不好的直接因素。
但是事情到了这里还没完：没有研究清楚植株自身的影响。
有些植株长得大，有些植株长得小，有些植株基本快无了，对于植株的影响也一定是不同的。
因此研究人员进一步对植株的叶尖长度进行区分，把它们从大到小排序，选出1-3名为“大叶片”（large），“小叶片”（small）和“劣叶片”（severe）。
由此得到形态学上的分类
那么有了形态学上的分类之后，再将测得的转录组学结果进行分析，能得到什么呢？
图a 形态学分类示例：图左为第6天形貌，图右为第20天形貌；图b 不同形态学分类的基因表达数；图c：不同形态学的基因表达热图
可以看到“劣叶片”组的基因表达数一骑绝尘，不仅数量多，涵盖范围也广，不管是抗氧化、抗盐、抗金属的表达数都齐全了，而相对而言，“小叶片”组的表达主要为抗氧化表达，而“大叶片”组的表达主要为抗盐表达，这基本暗示了不同植物生长状况的主要胁迫因子。
好了，这个文章就这样完了。
<hr/>这篇文章有趣的点在于：
[*]首次开展真实月壤为基质的植物栽培，获得了第一手数据。
[*]拟南芥的转录组学暗示其受到盐胁迫和金属元素胁迫，且在真实月壤生长速度比模拟月壤慢，这些其实在意料之内，并不复杂。
[*]ROS表达较多，暗示月壤氧活性较高，这是比较有特色的点，一般认为月壤中含有纳米铁氧化物较为丰富，这可能是较为具有特色的基质特征，可以作为一种潜在的胁迫因素。
[*]不同采样点的月壤对植株产生了不同影响，可能与岩石的演化程度有关，一般认为阿波罗17号的岩石成熟度相对更低，而阿波罗11号和阿波罗12取得的岩石成熟度更高。
这篇文章需要提升的点在于：
[*]仅针对叶片和幼茎开展研究，根部除了看它的根长之外，并未进一步报道，月壤表面对根的损害暂时无所验证，且转录组学也未检测根部，不排除这群人打算再发一篇文章，再搞个大新闻的可能。
[*]消耗十几克真实月壤，实验条件无法重复，不仅我们没法重复，他们估计也没法重复了。
[*]注意到阿波罗11号和12号样本初始没有吸水吸好，加了水之后又搅了（stir）一下，月壤基质可能在物理层面上形成了一定的差异，比如稍微密实了一些，不利于根生长，而且评价的依据仅仅为“the samples behaved physically similar to JSC-1A and Apollo 17”，考虑到这个实验的样本实在是太珍贵了，也可能是实验过程中的突发情况，也因此报以理解。
无论是模拟月壤的栽培还是真实月壤的栽培，都说明，月壤这一材料想最终应用于植物栽培，光克服它贫瘠的不良特性，仅仅给营养液补营养是不够的，还需要从根本上对月壤进行改良。
而如何改良月壤，或将成为未来重要的研究方向。 先说结论：月球土不太适合种拟南芥，和盐碱地差不多，植物长不好。
这个工作是在探索《火星救援》里太空种菜的可能性。
对于任何一个星球，如果植物可以生根驻扎，意味着植物可以固碳并形成氧气，提供食物并形成一个微生态系统，让人在该星球待得更久。
太空种植物，大气可以运上去、温度可以调节、早期也可以运水形成水循环系统，但你不能连土也运上太空吧。
就像《火星营救》在火星种土豆一样，至少先得保证火星土能种出土豆。
《火星救援》种土豆
所以这个工作探索了月壤种植物的可能性。
它拿阿波罗登月11（10084）、12（12070）、和17（70051）三次月球样本，和模拟月壤的JSC-1A一起种拟南芥，看看月壤有什么不同。
1.月球土和地球土的差别：
这次用于实验的三种月壤，其中阿波罗11的月壤是最成熟的雷石，纳米铁含量最高，粒径最小，植物种得最差。
和地球土不同的是，月壤样本的土有大量铁、外来陨石的矿物碎片、矿物晶体形成凝集物，它们占整个月球土的30%-50%。土壤解离出的离子浓度，会影响植物生存。
另外，月壤含有二阶铁、纳米铁、三价铁、铁钛氧化物，和二氧化钛，总体来说和地球土壤相比有很大不同。
--
2.用月球土种植物：
这里做了个模拟的月球栖息地（就像是火星救援里种土豆的人类基地，提供大气、水、温度、光照），用月球土作为土壤种拟南芥。
首先种子种下去2天左右，所有拟南芥都发芽了。但是在6-8天左右，月球土中的拟南芥开始长得变慢，而且不同植株受影响还不一样。有些拟南芥身强力壮一点，长得更大；有些拟南芥则小得不行，长长都快长没了。
上面三行是月壤，最后一行是模拟月壤的对照组，种得最好。其中Apolo 11是成熟的雷石，你可以看到……种出来是什么鬼样子。
--
3.为什么月球土不适合种植物？
所以月球土究竟对拟南芥造成了什么影响呢？
这里检测了拟南芥的基因表达情况，发现月球土里的拟南芥，压力应激非常严重。
其中长得比较正常的拟南芥，一些干旱胁迫有关的基因表达变高了，月壤对植物来说是盐碱地。
而在影响特别大、长得特别小的拟南芥里，氧化应激基因表达变高了，月壤对植物来说，还有氧化损伤。
用月壤种植物，非常多压力应激通路都升高了，比如茉莉酸途径，就可以激活下游转录因子，并激活一大堆基因表达来对抗逆境。
这种专心抗逆的植物，长得小，吃起来味道也不好……
植物抗逆途径：茉莉酸途径
为什么月球土导致植物抗逆基因升高呢？
一个是月壤保水能力不行，离子浓度相对更高，像个盐碱地，造成拟南芥面临干旱胁迫；另外月球中高量的纳米铁也会影响整个培养体系，导致植物氧化胁迫应激，长得更差。
尤其是越成熟的月球regolith，纳米铁越多，植物长得越差。
所以月球种植植物，还挺不容易的。
--
总结：
用月球土种拟南芥，拟南芥长得又慢又差，月球土不太适合种拟南芥。
如果要强行种植，那就得挑一些耐旱、耐盐、抗胁迫的植物。不过其他植物用土量太大，也做不起这些实验。
另外，植物多次种植会改变月壤性质，也可以探索下如何利用植物或菌落培养在月壤中，利用菌群，把月壤的“营养”（离子）榨出来，相信如果进一步探究，这也是非常好的工作。
页:
[1]