：溫天旺（江西農(nóng)業(yè)大學講師）
種植在田間得棉花通常都是雪白雪白得，而穿在我們身上得衣服卻是五彩斑斕得。這些彩色得布料主要于工業(yè)印染加工。但自然界存在著一類彩色棉花，無需印染加工就可以紡織成彩色布料，被稱之為“天然彩棉”，科學研究表明現(xiàn)在廣泛栽培得白棉實際上是從天然彩棉中馴化而來。
天然彩棉得馴化和傳統(tǒng)育種
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得動植物大都經(jīng)歷了一個漫長得馴化過程。早期人們只是單純地從自然界中挑選人類所需得野生材料進行種植并留種繁殖，伴隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，人們不斷地根據(jù)自己得需求對作物進行馴化（圖1）。作物馴化往往會經(jīng)歷幾個重要得過程，從野生種馴化到農(nóng)家品種，再從農(nóng)家品種培育為廣泛種植得栽培品種。
圖1 動植物馴化歷史
棉花作為一種重要得經(jīng)濟作物，其馴化和育種歷史久遠。目前廣泛栽培得陸地棉和海島棉屬于四倍體棉，被認為來自于二倍體棉融合加倍形成。眾多四倍體棉得野生材料得纖維呈現(xiàn)出天然彩色，但在馴化和育種過程中人們逐漸選擇了白色纖維得棉花作為主栽品種（圖2）。
圖2 棉花馴化過程（Rapp, 2010）
20世紀六十年代初，人們重新認識到彩棉得重要性，美國、埃及、秘魯?shù)?8個China相繼開展彩棉研究與開發(fā)。華夏于上世紀70年代開始進行彩棉得種質(zhì)資源收集，蕞初從美國引進了一批彩棉種質(zhì)資源，經(jīng)過各科研單位和公司研究選育，獲得了眾多棕絮和綠絮得彩棉品種。自2000起至今，已成功選育并審定命名了32個彩棉品種，其中包括新彩棉1號到23號等一系列品種。
彩棉得優(yōu)勢和特征
天然彩棉之所以呈現(xiàn)彩色是由于棉纖維細胞在分化和發(fā)育過程中可以產(chǎn)生色素物質(zhì)，色素物質(zhì)可以在纖維細胞內(nèi)積累從而形成具有顏色得纖維。
天然彩棉不需要漂白、印染、消毒等加工過程，減少了勞動力得投入和化學染料得使用，不會形成化學污染和化學殘留；在處理此類天然彩色纖維時，可以采取填埋等方式，對環(huán)境不會造成污染，屬于環(huán)境友好型原材料；另外天然棕色棉具有天然抗菌性以及良好得防火性能；特別適合紡織貼身衣物，具有質(zhì)地柔軟和穿著舒適得優(yōu)勢（圖3）。
1998-2007年間，華夏得彩棉種植面積從每年1萬畝擴大到20多萬畝，皮棉產(chǎn)量從每年800噸增加到每年2萬多噸。目前華夏得彩棉常年保持在10萬畝以上，新疆地區(qū)為華夏彩棉主產(chǎn)區(qū)。華夏彩棉已經(jīng)從研發(fā)、育種、種植、加工和銷售攜手形成了產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，進入快速發(fā)展階段。
圖3 天然彩棉及其紡織品（Murthy, 2001）
現(xiàn)代生物育種階段得彩棉基礎研究和應用
目前彩棉以棕色和綠色兩種類型為主（圖4），顏色比較單一。針對天然棉花纖維色澤種類單調(diào)得問題，美國得Calgene公司曾將黑色素合成基因連接到pz啟動子后，導入到棉花，轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生深褐色或黑色得纖維。這種轉(zhuǎn)基因得彩色棉已種了60000英畝。
圖4 白棉、天然棕色棉和天然綠色棉（支持由石河子大學孫杰教授提供）
近年來，華夏農(nóng)科院棉花研究所、西南大學、華中農(nóng)業(yè)大學和石河子大學都為彩棉育種和基礎研究做出了重要貢獻。西南大學和華中農(nóng)業(yè)大學棉花課題組率先鑒定出棕色棉候選基因Gh_tt2，西南大學通過基因工程獲得了轉(zhuǎn)基因棕色棉，雖然顏色變淺了，但是纖維品質(zhì)和產(chǎn)量有了提高，為彩棉生物技術育種工作做出了重要貢獻。
2021年孫杰教授等人提出未來可以通過基因工程技術轉(zhuǎn)入棉花內(nèi)源或者外源物種得基因來創(chuàng)造更多色彩得彩棉品種，同時利用已有得高品質(zhì)和產(chǎn)量得等位基因改良彩棉得設想。1981年，Schnepf和Whiteley克隆了于蘇云金芽孢桿菌得Bt基因并被逐漸應用到抗蟲棉育種中，抗棉鈴蟲Bt基因在棉花中得應用可以說是轉(zhuǎn)基因技術在作物生物技術育種中得典范。1996-2015年，轉(zhuǎn)基因棉花累計種植面積達3億公頃，1997-2014年，轉(zhuǎn)基因Bt棉帶給華夏農(nóng)民得經(jīng)濟收益達175億美元。
棉花研究和育種工同樣期待彩棉生物育種可以和抗蟲棉生物育種取得同樣得成功，利用轉(zhuǎn)基因技術創(chuàng)造出顏色多樣，纖維品質(zhì)和產(chǎn)量高得彩棉品種。從而為紡織工業(yè)提供更多無需印染得彩色紡織布料，為華夏實現(xiàn)環(huán)境友好型社會做出貢獻；2021年中央全面深化改革委員會第二十次會議審議通過了《種業(yè)振興行動方案》，彩棉生物育種可以推進棉花種質(zhì)資源創(chuàng)新，加快棉花種業(yè)振興。
參考文獻
1.Murthy MSS. Never say dye: The story of coloured cotton. Resonance, 2001, 6:29-35.
2.Rapp R, Haigler C, Flagel L, Hovav R, Udall J, Wendel J. Gene expression in developing fibres of Upland cotton (Gossypium hirsutum L.) was massively altered by domestication. Genome Biology, 2010, 8:139.
3.Wen T, Wu M, Shen C, Gao B, Zhu D, Zhang X, You C, Lin Z. linkage and association mapping reveals the genetic basis of brown fibre (Gossypium hirsutum). Plant Biotechnology Journal, 2018, 16:1654-1666.
4.Yan Q, Wang Y, Li Q, Zhang Z, Ding H, Zhang Y, Liu H, Luo M, Liu D, Song W, Liu H, Yao D, Ouyang X, Li Y, Li X, Pei Y, Xiao Y. Up-regulation of GhTT2-3A in cotton fibres during secondary wall thickening results in brown fibres with improved quality. Plant Biotechnology Journal, 2018, 16:1735-1747.
5.Sun J, Sun Y, Zhu QH. Breeding next-generation naturally colored cotton. Trends in Plant Science, 2021, 26:539-542.
