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中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)日前成功將甜菜紅素在棉花纖維中富集，創(chuàng)制出纖維粉紅色的棉花，為利用基因工程方法培育多類型彩色纖維棉提供了新思路。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員葛曉陽表示，基因工程改造屬于環(huán)境友好型方法，在滿足人們需求的同時，更加綠色生態(tài)。世界上絕大多數(shù)棉花品種生產(chǎn)白色纖維，然后在紡織加工過程中用化學(xué)染料著色，以滿足消費(fèi)者的不同需求，這就造成了潛在的環(huán)境污染。據(jù)葛曉陽介紹，大自然中現(xiàn)存的天然彩色棉，主要是棕色和綠色，但其農(nóng)藝性狀和纖維品質(zhì)較差，嚴(yán)重阻礙了它們在棉花育種中的廣泛應(yīng)用。

隨著人們生活水平的提高，對“天然”的需求越來越大，這便成為創(chuàng)造彩色纖維棉花的動力。葛曉陽表示，棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)對植物色素形成調(diào)控基因進(jìn)行研究中，通過合成生物技術(shù)來創(chuàng)造彩色纖維。

色素積累通常會在不同的植物組織中產(chǎn)生豐富多彩的表型，比如原花青素及其衍生物就是棕色棉纖維成色的色素。那么能不能利用不同色素創(chuàng)制出不同顏色的棉花呢？葛曉陽及其所在的棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生了探索的想法，他們想到了火龍果中的甜菜紅素。

該研究首先將甜菜紅素合成相關(guān)的3個關(guān)鍵基因進(jìn)行密碼子優(yōu)化，以棉花品種“中棉所49”為受體獲得了富含甜菜紅素棉花新材料。未成熟的纖維因甜菜紅素積累而表現(xiàn)出粉紅色表型，成熟纖維中甜菜紅素的含量隨著液泡的裂解而降低，導(dǎo)致顏色變淺，未來需要就如何使成熟纖維的顏色不褪色進(jìn)行深入研究。這是科學(xué)家首次將甜菜紅素導(dǎo)入棉花并穩(wěn)定表達(dá)，為創(chuàng)制新類型彩色棉奠定了基礎(chǔ)。

從基因克隆到獲得T0代新型彩色纖維棉花，整個周期為7-8個月，葛曉陽說，團(tuán)隊(duì)大概花了兩年多的時間，才成功培育出高代穩(wěn)定遺傳的粉紅色棉花。他說：“在實(shí)驗(yàn)過程中問題是不斷出現(xiàn)的，我們要做的就是多討論，尋找解決方案，解決問題，達(dá)到創(chuàng)制新型彩色棉花的目的。”

實(shí)際上，粉紅色棉花還并未達(dá)到研究團(tuán)隊(duì)的最高預(yù)期，下一步科研人員將針對甜菜紅素沉積而不消退的機(jī)理進(jìn)行深入的研究。“最終的目的就是將彩色棉花品種推廣和應(yīng)用到市場中，滿足更多人群的需要，所以還需要進(jìn)一步研究和實(shí)驗(yàn)。”

“這次研究成果給了我們信心。”葛曉陽說：“我們的研究結(jié)果表明，可以通過基因工程改良產(chǎn)生天然粉紅色棉花，并且不會影響棉花的纖維產(chǎn)量和質(zhì)量，未來將可以替代合成染料生產(chǎn)出的彩色棉纖維，提供一個更加環(huán)保和健康的天然彩色產(chǎn)品。”