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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)新團隊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)新團隊對植物色素形成調(diào)控基因進行研究中，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)新團隊產(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，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，團隊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：“在實驗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，達到創(chuàng)制新型彩色棉花的目的。”

實際上，粉紅色棉花還并未達到研究團隊的最高預(yù)期，下一步科研人員將針對甜菜紅素沉積而不消退的機理進行深入的研究。“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，所以還需要進一步研究和實驗。”

“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。”