为了探索空间辐射对植物的影响并且深入挖掘生物学效应的分子机制,本课题通过实践十号空间飞行搭载及地面模拟碳离子辐射对水稻种子进行处理,从表型、光合作用效能、抗氧化水平、功能蛋白表达水平进行比较分析,多层面研究空间碳离子辐射与空间飞行所引起的生物学效应的异同,进一步筛选辐射敏感蛋白标志物分子。分析结果发现"实践十号"空间飞行和地面重离子辐射(传能线密度30KeV/μm)对水稻的影响存在区别,主要体现在:空间飞行能够促进水稻的生长和光合效能,而0.2Gy和2Gy剂量的碳离子模拟辐射却产生了抑制效应。空间飞行和2Gy的高剂量碳离子辐射能够引起水稻细胞内的活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)氧化损伤,ROS清除系统中的酶活力和相关蛋白的表达水平都明显增强,而0.2Gy低剂量的碳离子辐射却没有引起明显的氧化损伤。参与水稻光合作用电子传递链过程中的关键蛋白如细胞色素Cb6f蛋白复合体、光系统Ⅱ中心蛋白对空间辐射或重离子辐射敏感。结果进一步说明,空间飞行引起了较大范围的功能蛋白的应答,空间飞行打破了水稻细胞的稳态平衡,通过降低蛋白的合成以及淀粉能量储存等基础代谢进而适应这种长期的ROS产生的氧化胁迫,并且空间的微重力也参与到了对细胞壁的调节过程中,是一种复合的效应。高低剂量的模拟辐射并没有引起较大范围功能蛋白的应答,主要集中在光合作用水平,高剂量的辐射才能特异引起与空间辐射类似的抗ROS氧化胁迫和蛋白合成水平的变化。