Pěstování rostlin mimo naši planetu
Nový, ambiciózní, vědecký experiment PUMR-B řeší kritickou roli, kterou budou hrát rostliny při udržování lidského života ve vesmíru. Jeho cílem je detailně prostudovat fyziologické a molekulární změny, kterými prochází ječmen jarní při růstu v prostředí mikrogravitace a zároveň pro pěstování této plodiny ve vesmíru vyvinout specializovaný bioreaktor. Poznatky z projektu přinesou cenné využití i na Zemi. Mikrogravitace působí jako silný stresor, což může odhalit dosud neznámé molekulární dráhy spojené se stresovou reakcí rostlin. Tato nová zjištění mohou následně pomoci při šlechtění odolnějších odrůd ječmene vůči suchu a horku a přispět tak ke globální potravinové bezpečnosti.
Hlubší vysvětlení experimentu a jeho cíl
Rostliny budou hrát při udržování lidského života ve vesmíru kritickou roli – slouží jako zdroj vitamínů, redukují oxid uhličitý, produkují kyslík a recyklují odpad na pitnou vodu. Vědci budou v rámci experimentu PUMR-B (Phenotyping Unit for Microgravity Research – Assessing the Early Development of Barley) sledovat, jak mikrogravitace ovlivňuje růst a fungování ječmene jarního na buněčné i molekulární úrovni. Obiloviny totiž tvoří přes 40 % denní lidské spotřeby potravy, a to z ječmene činí naprosto zásadní modelový organismus.
Hlavním cílem bude vyvinout speciální zařízení – tzv. bioreaktor, tedy jednotku, která umožní pěstovat a sledovat růst rostlin přímo ve vesmíru. Díky ní budou moci vědci zkoumat, jak beztížný stav raný vývoj rostlin ovlivňuje. A právě v tomto směru je experiment průkopnický, protože může v budoucnu umožnit „vesmírnou selekci obilovin“, tedy jejich cílené pěstování a šlechtění pro život mimo naši planetu. Ječmen by se tak v budoucnu mohl stát jedním z pilířů při vývoji bio-regenerativních systémů podpory života pro dlouhodobé pilotované vesmírné mise.
Jak to funguje a jak bude experiment probíhat?
Zařízení PUMR-B je soběstačný experimentální modul navržený pro provoz na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) v zařízení ICE Cubes Facility. Uvnitř obsahuje speciální pěstební jednotku (SGPU) rozdělenou na dvě části – jednu pro růst rostlin a druhou pro jejich kořeny. Celkem pojme až 50 zrn ječmene. Samotný experiment potrvá 12 dnů. Aktivace proběhne ve chvíli, kdy astronaut pomocí stříkačky manuálně vstříkne živný roztok do kořenového modulu a tím zahájí klíčení rostlin. Průběh růstu bude sledován pomocí dvou RGB kamer, které každou hodinu pořídí snímky a umožní tak detailní sledování vývoje. Osvětlení zajišťují speciální LED diody v rytmu 22 hodin světla a 2 hodin tmy, aby se co nejvíce napodobily přirozené podmínky pro fotosyntézu.
Kořenový modul bude navíc vybaven senzorovým systémem TETRIS, který nepřetržitě měří parametry prostředí – například pH, koncentraci solí nebo množství peroxidu vodíku (H₂O₂). Tato data budou průběžně odesílána na Zemi, kde budou vědci sledovat průběh experimentu a paralelně provádět kontrolní měření v pozemních podmínkách. Na konci mise astronaut opět manuálně vstříkne konzervační roztok RNAlater, který biologické vzorky zafixuje, aby mohly být po návratu na Zemi detailně analyzovány.
Přehled institucí stojících za experimentem
- S.A.B. Aerospace s.r.o. (prime)
- Český institut výzkumu a pokročilých technologií / Czech Advanced Technology and Research Institute (CATRIN) Univerzity Palackého v Olomouci (subcontractor)
Hlavní zástupci řešitelského týmu
Lukáš Spíchal
Lukáš Spíchal je od roku 2024 vedoucím výzkumné divize CATRIN-BIOSCIENCES v Českém institutu výzkumu a pokročilých technologií Univerzity Palackého (CATRIN), kde také působí jako klíčový vědec skupiny Interakce rostlin s prostředím. V rámci doktorských studií působil na Freie Universität Berlin v Německu. V letech 2005–2019 také působil v Laboratoři růstových regulátorů na PřF UP Olomouc a v ÚEB AV ČR. Jeho výzkum se zaměřuje na chemickou biologii rostlinných hormonů, vývoj technologií pro snímání rostlin pomocí neinvazivních metod, regulaci a optimalizaci růstu rostlin. Založil a koordinuje Českou síť pro fenotypizaci rostlin (CzPPN). Vedl výzkumné týmy a projekty, je autorem více než 30 patentů a spolupracuje s předními národními i mezinárodními partnery. Má zkušenosti s transferem technologií prostřednictvím spin-off společností.
Veronique Bergougnoux-Fojtik
Veronique Bergougnoux-Fojtik je výzkumnice ve skupině „Rostlinné inženýrství a biotechnologie“ v Českém institutu výzkumu a pokročilých technologií Univerzity Palackého (CATRIN-UPOL). V roce 2005 získala doktorát na Univerzitě Jeana Monneta v Saint-Etienne ve Francii. Po dvouletém postdoktorandském pobytu na Vědecké univerzitě v Angers ve Francii přijala místo na Univerzitě Palackého, kde nejprve pracovala na Katedře buněčné biologie, poté v Laboratoři růstových regulátorů a nakonec na Katedře molekulární biologie (CRH). Do CATRIN nastoupila v roce 2020. Její výzkum se zaměřuje na pochopení interakce mezi rostlinami a prostředím a vývoj kořenů, přičemž využívá mimo jiné metodiky CRISPR/Cas-zprostředkované editace genomu a transkriptomiky.
Anna Glozigová
Anna Glozigová má unikátní kombinaci špičkového technického vzdělání a rozsáhlých produkčních zkušeností, které uplatňuje v S.A.B. Aerospace s.r.o. jako Project Manager a Business Developer. V roce 2024 získala inženýrský titul v oboru Energetické a termofluidní inženýrství se specializací na Fluidní inženýrství na Fakultě strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně, v roce 2021 získala bakalářský titul v oboru Matematického inženýrsví na téže fakultě. Své organizační a strategické schopnosti léta uplatňuje i mimo technický sektor. Aktivně se podílí na vrcholné produkci jednoho z největších evropských hudebních festivalů, Brutal Assault, kde jako ředitelka Vendor divize zajišťuje analytický, strategický a legislativní chod. Její pevný technický background a ověřené zkušenosti s vedením efektivních a dynamických týmů jsou klíčovým předpokladem pro úspěšné řízení projektu.