根据美国宇航局的研究，在太空中种植植物已经研究了零重力如何影响从叶子结构到驱动光合作用的细胞解剖结构的发育。 据 NASA 科学站 101 报道，研究人员研究了不同的作物和生长系统，以确定植物如何响应轨道实验室上的条件。国际空间站 (ISS) 上的一项名为 PESTO 的调查发现，在太空中种植的小麦植株比在地球上生长的小麦植株高 10%。这些发现是美国宇航局更广泛计划的一部分，该计划旨在了解在长期太空任务期间是否可以种植农作物。 宇航员可能会前往月球或火星，这就需要自给自足的粮食生产，以便他们能够在远离地球的逗留期间维持自己的生活，这些逗留可能持续数周、数月或数年。小麦生长揭示了株高以外的变化PESTO 是光合作用实验系统测试和操作的缩写，于 2001 年至 2002 年间在国际空间站第 4 次远征期间进行。这种小麦被鉴定为普通小麦 (Triticum aestivum) 品种 USU Apogee，在空间站的生物质生产系统 (BPS) 植物生长室中种植。研究人员将重力视为小麦生长的因素之一。在地球上，重力为植物生长提供了自然的方向线索，但在太空失重环境的情况下，方向参考就丢失了。这使得研究人员有机会研究植物结构在微重力下如何反应和发育。微重力确实改变了植物的叶子发育和细胞组成，但植物整体并未受到损害。 此外，在零重力下，植物的叶绿体也发生了变化；这些是发生光合作用的细胞结构，使植物能够将光能转化为化学能。仅靠高度比较不足以确定作物产量，需要仔细解释。尽管在太空中种植的小麦比用于比较的地球植物高 10%，但这还不足以验证一种作物是否具有更高的营养价值或能生产更多的食物。 船上的另一项调查称为“幼苗生长调查”，发现幼苗能够通过改变与压力相关的某些基因的表达来适应太空条件。 另一项名为“植物重力感应”的独立研究检查了植物细胞内钙水平的变化，这有助于植物检测重力。
Veggie 设施中生长的植物图片。 （图片来源：维基共享资源）
植物生长系统解决了航天的实际挑战美国宇航局利用国际空间站上的专用设施提出如何在由机组人员时间、供水和设备支撑的环境中种植植物的解决方案。 蔬菜生产系统，称为 Veggie，是一个低功率生长室，可容纳六株植物，并包括用于作物实验的可调节照明和营养输送装置。被动轨道营养输送系统（或称蔬菜池）通过使用带有小型水库的支架提供了另一种布置。这些系统使研究人员能够测试在传统浇水行为与地球浇水不同的环境中向根部输送水分的方法。 在此过程中还发现了另一个问题：植物不仅需要水，还需要根部周围的空气，而水管理仍然是一个技术挑战。 NASA 的植物水管理调查测试了一种可以同时满足这两种需求的水培方法，而 XROOTS 研究则研究了在没有陆地土壤的情况下种植植物的水培和气培方法，就像其他设施所做的那样。先进植物栖息地为受控植物研究提供了独立的设施。 在其封闭的生长室内，使用了红色、蓝色、绿色和广谱白色 LED 照明。研究人员在系统中植入了 180 多个传感器，监测植物周围的温度、氧气含量和湿度等状况。此外，该系统可以向美国宇航局肯尼迪航天中心的研究人员传递信息，该中心的运行由该中心管理，从而减少了宇航员负责的日常注意力。然而，美国宇航局的植物实验并没有就此结束。他们还将研究范围扩展到了小麦以外的领域。 Veg-04A 和 Veg-04B 调查种植了水菜芥末，而 Veg-05 在不同光照条件下检查了西红柿。研究人员将农作物产量、营养成分和微生物水平与地球上种植的植物进行了比较。 Plant Habitat-04 研究了植物与微生物的相互作用，并评估了太空种植辣椒的风味和质地。
