国際宇宙ステーションから558日および682日間露出した植物種子の生存とDNA損傷

生命が生物圏以外で生き残るためには、外部シールドによって、または保護なしに生き残るために十分な固有の抵抗によってUV光やその他の放射から保護されなければなりません。植物の種子に固有の抵抗性の妥当性をテストし、以前の論文で、シロイヌナズナとタバコ（ニコチアナタバカム）種子が国際宇宙ステーション（ISS）の外に558日間曝露したことを報告しました。現在、クロロプラストゲノムに挿入された抗生物質耐性遺伝子nptiiのセグメントを定量的に増幅することにより、この曝露-E実験からタバコ種子の構造遺伝的損傷を測定しました。また、土壌細菌のマーカー救助を使用して、NPTIIによってコードされた抗生物質耐性の生存を評価しました。葉緑体DNA損傷が発生しましたが、生存者の間で形態学的変異体は検出されませんでした。2番目の長いミッション（Expose-R）では、シロイヌナズナの種子によってほぼ致命的な曝露が受けられました。UV <200nmの不足、および空間に完全に露出した種子を欠く地上シミュレーションの比較は、これらの短い波長による深刻な損傷を示し、DNA分解が種子の生存を制限していないことを示唆しました。長寿命の大きな種子で紫外線耐性をテストするために、2420 MJ M-2の範囲で、実験室のシロイヌナズナ、タバコ、および朝の栄光の種をUV254NMの用量に露出させました。朝の栄光の種は、この最大用量に抵抗し、タバコとシロイヌナズナを殺しました。したがって、裸の植物の種子が火星から地球への直接移動中にUV曝露を生き残ることができることを確認し、より保護的な種子のコート（朝の栄光など）を備えた種子がはるかに長い宇宙旅行に耐えるべきであることを示唆しています。キーワード：UV光フラボノイド - シナペート-DNA分解-Arabidopsis-tobacco-seeds-s-s-international Space Station-expose-e-expose-r。Astrobiology 17、205-215。

For life to survive outside the biosphere, it must be protected from UV light and other radiation by exterior shielding or through sufficient inherent resistance to survive without protection. We tested the plausibility of inherent resistance in plant seeds, reporting in a previous paper that Arabidopsis thaliana and tobacco (Nicotiana tabacum) seeds exposed for 558 days outside the International Space Station (ISS) germinated and developed into fertile plants after return to Earth. We have now measured structural genetic damage in tobacco seeds from this EXPOSE-E experiment by quantitatively amplifying a segment of an antibiotic resistance gene, nptII, inserted into the chloroplast genome. We also assessed the survival of the antibiotic resistance encoded by nptII, using marker rescue in a soil bacterium. Chloroplast DNA damage occurred, but morphological mutants were not detected among the survivors. In a second, longer mission (EXPOSE-R), a nearly lethal exposure was received by Arabidopsis seeds. Comparison between a ground simulation, lacking UV<200nm, and fully exposed seeds in space indicated severe damage from these short wavelengths and again suggested that DNA degradation was not limiting seed survival. To test UV resistance in long-lived, larger seeds, we exposed Arabidopsis, tobacco, and morning glory seeds in the laboratory to doses of UV254nm, ranging as high as 2420 MJ m-2. Morning glory seeds resisted this maximum dose, which killed tobacco and Arabidopsis. We thus confirm that a naked plant seed could survive UV exposures during direct transfer from Mars to Earth and suggest that seeds with a more protective seed coat (e.g., morning glory) should survive much longer space travel. Key Words: UV light-Flavonoids-Sinapate-DNA degradation-Arabidopsis-Tobacco-Seeds-Space-International Space Station-EXPOSE-E-EXPOSE-R. Astrobiology 17, 205-215.