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近日，國(guó)際知名期刊

《Plant Biotechnology Journal》

在線發(fā)表了一項(xiàng)來自中國(guó)科學(xué)家的成果

該成果報(bào)道了浙江理工大學(xué)

生命科學(xué)與醫(yī)藥學(xué)院孫玉強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)

通過基因工程創(chuàng)制一個(gè)棉花紫化突變體

解析了突變體

功能缺失調(diào)控花青素累積的內(nèi)在機(jī)理

由此團(tuán)隊(duì)通過雜交育種技術(shù)

提高纖維中原花青素含量

開辟出培育多種顏色的彩色棉新途徑

棉花變紫的主要原因

棉花是世界性的重要的經(jīng)濟(jì)作物，是紡織工業(yè)的主導(dǎo)原料。目前，已知天然彩色棉品種資源全部屬于棕色和綠色系列，顏色單調(diào)、色牢度及色飽和度不足成為限制彩色棉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。

“用傳統(tǒng)的遺傳育種手段無法解決目前彩色棉顏色單調(diào)的問題，挖掘彩色棉纖維色素物質(zhì)合成和調(diào)控的關(guān)鍵基因，闡明纖維色澤形成的機(jī)理，通過基因工程獲得多種顏色的彩色纖維，是棉花纖維色澤改良的新方向和突破點(diǎn)?！睂O玉強(qiáng)教授解釋道。

從2010年起，孫玉強(qiáng)團(tuán)隊(duì)就利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)，創(chuàng)制棉花突變體，其中一個(gè)紫化突變株系

通過分析花青素含量和成分發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致植株紫化突變的主要原因是

“突變體中花青素種類主要有矢車菊素、飛燕草素和天竺葵色素三種羥基化花青素單體，其含量極顯著增加，而另外三種植物中常見的花青素單體，芍藥素、矮牽牛素、錦葵素，幾乎檢測(cè)不到?！睂O玉強(qiáng)教授說。

研究結(jié)果表明，在紫化突變體

孫玉強(qiáng)解釋道，花青素甲基化步驟異?？赡芊答伝ㄇ嗨厣嫌位虮磉_(dá)，導(dǎo)致羥基化的天竺葵色素、矢車菊色素和飛燕草素及上游物質(zhì)的累積，從而整株呈現(xiàn)紫色突變。

彩色棉培育新途徑

在之前的研究中，孫玉強(qiáng)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)HS2突變體從莖、葉到花、鈴等器官都呈現(xiàn)紫色，唯獨(dú)纖維顏色沒有改變。

孫玉強(qiáng)分析認(rèn)為，這可能與突變體中原花青素合成的

那么

不同纖維顏色品系選育

經(jīng)過連續(xù)多代的選育，目前，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)獲得纖維色澤穩(wěn)定、顏色顯著改變的多個(gè)雜交組合，包括深棕色至咖啡色，綠色、軍綠色和深綠色，橙色，還有不同深淺的藍(lán)色系。

上述成果意味著該團(tuán)隊(duì)在彩色棉分子改良方面取得重大突破，創(chuàng)制了大量的彩色棉種質(zhì)資源和新品系。

在此研究基礎(chǔ)上，該研究團(tuán)隊(duì)提出彩色棉纖維顏色分子改良的新策略：

彩色棉纖維成熟時(shí)天然具有顏色，可以無需印染直接紡紗成布，提供環(huán)保、健康、天然的產(chǎn)品，避免紡織品化學(xué)印染帶來的環(huán)境污染和對(duì)人們健康的危害，是紡織產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。彩色棉纖維因其花青素類物質(zhì)含量較高，還具有較高的抗氧化性、抗菌性等優(yōu)點(diǎn)。

“未來，彩色棉將更多地應(yīng)用于嬰幼兒衣物、玩具和醫(yī)用紗布等領(lǐng)域?！睂O玉強(qiáng)認(rèn)為彩色棉未來可期。目前，孫玉強(qiáng)團(tuán)隊(duì)正在繼續(xù)開展彩色棉纖維顏色改良和新顏色彩色棉的培育工作。

據(jù)悉，該研究主要依托浙江理工大學(xué)植物基因組與彩色纖維分子改良實(shí)驗(yàn)室，浙江理工大學(xué)孫玉強(qiáng)教授和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張獻(xiàn)龍教授為共同通訊作者，浙江理工大學(xué)柯麗萍副研究員為該論文第一作者，石河子大學(xué)孫杰教授參與了彩色棉纖維色素物質(zhì)的鑒定分析。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金新疆聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目和浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。

內(nèi)容來源| 生命科學(xué)與醫(yī)藥學(xué)院

文字| 張若嫻

編輯排版 | 黨委宣傳部

投稿郵箱：zjlgdxwx@zstu.edu.cn

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