彩色棉等典型棉纺织新原料及其资源开发状况。

　　棉纺织工业是我国纺织工业的基础性行业，在我国纺织工业的发展进程中具有特殊的地位，占棉纺织生产成本70%的棉纺原料是影响纺织经济的关键因素。棉纺原料品种创新成为棉纺织产品和技术创新的基础。随着现代生物工程技术的推广应用和WT0环境下绿色、生态、环保纺织品贸易需求的上升，一些具有特殊性能和品质的棉纺原料品种，如抗病虫害环保棉、彩色生态棉、长绒棉、篼比强棉等不断涌现，为棉纺织技术与产品创新提供更宽泛的物质条件和市场空间。本文中介绍了具有特殊性状和品质的转基因抗虫棉、彩色棉等纺织新原料及其资源开发情况* 1植物转基因技术原理及其在改性棉花育种中的应用1.1生物工程转基因技术原理植物转基因技术是指将从动物、植物或微生物中分离到的目的基因，通过各种方法转移到植物的基因组中，使之稳定遗传并赋予植物新的农艺形状，如抗虫、抗病、抗逆、环保、高产、优质等。其核心技术是基因重组（或称基因克隆），即通过一系列tl. 1.2植物转基因技术在改性棉花育种中的应用用转基因技术对棉花品种进行改良，培育转基因棉花，是生物工程技术在改良天然纤维材料，尤其是新型棉纤维原料及其资源开发中的一项重要应用。转基因棉花就是把其它生命体（如病毒、细菌、昆虫等）的基因片段，移植到棉花的种子基因（DNA）中去，使其具有某种新的生物特性，如抗病毒、抗虫害、产生彩色纤维等。

　　以转基因抗虫害棉花为例。虫害是危害棉花等农作物篼产的主要原因，长期使用化学杀虫剂不仅使很多害虫产生了抗性，而且已经暴露出生态环境问题。

　　为了控制化学杀虫剂的使用，一是用生物杀虫剂替代化学杀虫剂；二是用基因工程的手段培养抗虫害作物新品种，即把抗虫基因转人农作物形成转基因作物新品系。向作物中转入的抗虫基因主要有两种：苏云金杆菌等具有杀虫活性的原毒基因；能够影响昆虫对食物消化吸收的蛋白酶抑制剂编码基因。苏云金杆菌是一种能够合成S内毒素和Bt毒蛋白的革兰氏阳性短杆菌，可寄生在130多种鳞翅目幼虫及一些膜翅目、双翅目直翅目和稍翅目昆虫体内，菌体破裂后可释放出芽孢和伴孢晶体。苏去金杆菌被昆虫吞食后，芽孢并筛选SS1的克隆在昆虫肠道中萌发并大量增殖，穿透肠壁进人血液，引起昆虫败血症。伴孢晶体由蛋白质和糖类组成，是|毒素的前体，被昆虫吞食后在肠道的减性条件（pH=人IS培养这些克隆，检测表达产物7.58）和特定的蛋白酶作用下，变成毒性分子插人DNA重组技术由于形成有活性的毒素蛋白必须同时具备碱性pH和特定的蛋白酶两个条件，因此人和牲畜不受影响。

　　胞内胞外遒上皮细胞细KR自从发现苏云金杆菌伴孢晶体中的蛋白可以特异性地毒杀鳞翅目昆虫后，人们面临，的挑战是如何利用它培育一种转基因作物，不仅能够表达并合成有功能的Bt毒蛋白，而且毒蛋白的表达量要足以对抗昆虫。因为苏云金杆菌中的晶体结构在大田条件下不稳定，在植物中的表达不理想，研究人员截短了苏云金杆菌的基因，插人一个很强的启动子来控制该基因的表达，所构建的带有苏云金杆菌毒蛋白基因的共整合载体如所示w在此基础上，中国的研究人员获得了转人工合成苏云金杆菌Bt毒蛋白基因的棉花，对棉铃虫有很强的毒杀作用；同时，还对Bt毒蛋白基因进行修饰改造，获得了转基因烟草、欧洲黑杨、水稻、杨树等，这些转基因楦物都具有很强的杀虫效果。

　　2纺织工业用转基因棉新资源2.1转基因抗虫棉棉花是我国重要的经济作物，是我国纺织工业的主要原料，栽培面积*高时达几百万hm2.纪90年代以来，棉铃虫发生猖獗，对棉花生产造成巨大危害。过量使用化学农药杀虫剂不但使环境曰益恶化，而且人畜中毒事故时有发生。为此，国家*863*计划于1991年立项开展抗虫棉的研究，资助中国农科院生物技术研究所郭三堆研究员等领导的抗虫棉攻关课题组，开展了转苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因（Bt）抗虫棉的研究，设计并合成了适于在植物中表达的GFM和CrylABt杀虫基因，构建了可在植物中高效表达的载体，通过花粉管导入法导人棉花，研制成功了单价抗虫棉* 1996年“抗虫棉的研制”又被列为*863*重大关键技术项目予以重点资助。经过10多年的艰苦努力，我国已在单价、双价抗虫棉的研究方面取得了一些突破性进展，正在培育优质、高产、抗病、广谱抗虫棉，大力推动转基因抗虫棉技术产业化。

　　2.1.1单价抗虫棉郭三堆研究员领导的抗虫棉攻关课题组首先设计并合成了适于在植物中表达的苏云金芽孢杆菌GFMCrylABt杀虫基因，构建了能使杀虫基因在植物中高效表达的载体，并通过农杆菌介导法和花粉管通道法导人棉花，研制成功了单价抗虫棉。这种棉花细胞内可合成Bt杀虫蛋白，专门破坏髹翅目害虫的消化系统，导致其死亡实践证明单价抗虫棉对棉铃虫的杀虫活性达80%以上。这项研究成果达到了国际先进水平，其核心技术已于1998年获中国专利，2001年1月获中国专利金奖，使我国成为继美国之后，独立研制成功抗虫棉并拥有自主知识产权的国家。

　　2.1.2双价抗虫棉为预防棉铃虫对单价棉产生抗性，科技工作者又创造性地将人工合成的GFMCrylAbt基因与修饰后的CpT加入WTO后，随着棉花及其纺织品的配额逐步取消，我国纺织行业开始复苏，但随之而来的环境保护和绿色贸易壁垒（TBT）又使我国棉纺织品出口遭遇新的限制，及时转向开发彩色棉资源将是我国纺织服装行业今后可持续发展的又一新的经济增长点。因此，有专家预言“彩色棉将为我国的棉纺及服装、服饰行业带来一场绿色革命。”

　　2.2.1开发天然彩色棉，减少染化料使用实现环境保护和节水生产普通的白色棉纺织品在纺织、精炼、漂白和印染加工的不同阶段通常要使用大约300多种化学药品，其中精炼、染色和丝光、抗皱等后处理产生的残留物是环境的主要污染源。而且，经漂白和印染的纺织品中常残留较多的偶氮染料、甲醛、荧光增白剂、重金属、合成染料等对人体有害的物质。因此，欧洲各国对纺纱工业中所用的一些化学药品亮出了“红灯我国是世界产棉大国，也是棉纺织品出口大国，每年棉纺织品外贸出口成为我国创汇主要收人来源。国际标准化组织总部（ISO）已颁布了”零污染“，即*ISO1400*认证系列，即纺织品和服装要通过环保认证才允许发放进人国际市场的”绿色通行证有关国际组织还禁用了20多种对人体有致癌作用的化学染料，发达国家联合对发展中国家筑成“绿色贸易壁垒”进行限制与封杀。

　　而我国纺织行业一直沿用“纺纱一织造一染整”的传统工艺，其中染整工艺不仅需要较篼的成本，而且生产过程产生大量有害废水造成环境污染。据国家环保局统计，1999年中国纺织工业的污水排放量已经达到12亿t，其中印染废水是行业的主要污染源，约占全行业废水排放量的80%.相比之下，天然彩色棉在纺纱加工过程中不经漂白和印染处理，可以节省大量漂洗用水，每km布少耗水20t，加之化学残留物极少，特别适合制作接触皮肤的衣物。因此，发展彩色棉可以打破国际绿色贸易壁垒对我国纺织品出口的新制约，有助于提篼我国纺织品的出口创汇和国际竞争力。

　　2.2.2国外彩色棉的研究和种植彩色棉花是一种纤维本身带有自色彩的棉花，在自然界一直存在。但早期利用的野生棉或二倍体栽培种彩棉因为纤维强度低、长度短、产量低、成本高等缺点，在现代印染业兴起后逐渐被淘汰。20世纪60年代后，美国、秘鲁、巴西、法国、日本等国家先后开展了彩色棉的研究。除彩棉品种培育外，还涉及彩棉纤维特性和结构、纤维色泽的遗传控制、彩色棉的有机化栽培等方面。研究表明天然彩棉纤维蜡质含量比白棉高，种皮中脂肪族单体比白棉篼，有机栽培出现明显的减产，必须实施基因改造。美国科学家1972年运用转基因技术育种获得成功，通过野生彩色棉与优良白色棉杂交培育出一系列的种质资源，并于1988年育成两个可机纺的*Green*（绿色）和*Coyote*（棕色）彩色棉品种。1993年，美国北加州的凯公司合威斯康星州的阿格拉斯图公司开始研究开发用于制作兰色牛仔布的天然靛蓝棉花品种，基因工程师把靛青植物中控制蓝色的基因插人植株中，并使其只在棉花纤维中表达，这样整个棉花植株仅有棉花纤维变成蓝色。发展到现在，美国产业化的主要品种是靛蓝色，已有50多万亩的彩棉规模种植，亩产量达到7090kg>用其加工生产的彩色棉服装在欧洲、日本和美国市场大为走俏。

　　2.2.3彩色棉研究在中国的创新我国于20世纪90年代初开始重视有色棉的研究。1994年首次从美国引进，并于1995年4月播种了三种转基因彩色棉；1997年开始从美国引进棕色、褐棕色等彩棉品种进行转育研究，现已成功地种出棕、绿、红、黄、紫、灰、橙等色泽的彩棉品种。在引进的基础上，四川省农科院棉花研究所采用远缘杂交的方法，使棉花雄性不育的发现成为重要突破，成功地掌握了国际上独有的彩棉种子核雄性不育杂交技术，应用此技术已育成杂交彩色棉品种5个，亩产量95 113kg，其品质优于美国*好的品种，具有国际**水平ra. 1997年，我国彩色棉通过首批试纺，生产出200多kg绿色棉纱及2 000多m棉布，顺利实现了纺纱、织布和成衣的无污染生产；19，98年国产（九采罗）彩棉系列服装登台国际服装服饰博览会，不仅手感好、柔软舒适，而且水洗后天然色彩亮度有增无减，越穿越新，体现出天然彩色棉特有的美感。目前，我国彩棉产量占世界总产量的1/3左右，从生产成本到技术支持都已具备产业化的条件，正在进行长绒彩色棉研究，培育的彩色棉的主要物理性能经测试已相近白棉，达到了工业试验要求。预计未来5年彩色棉面积将达2万hm2，未来30年彩色棉产量将占整个棉产量的30%. 2.2.4转基因彩色棉的缺点尽管转基因彩色棉具有诱人的社会和经济效益，但因其本身的诸多弱点，加上销售市场对其认识不足、接纳有限等，转基因彩色棉的产业化发展仍存在一系列问题彩色棉遗传性不稳定，尤以颜色*为突出，彩色棉色深浅的不均一性随处可见。尽管科学家已经发现彩色棉中有色纤维形状受不完全显性单基因控制，对棉花的衣分、纤维品质等均有不利影响。但是，人们对彩色棉色素的本质及其在纤维中的形成与分布、彩色纤维分化发育规律等仍知之甚少，目前的基因工程育种技术还不能完全克服彩色棉本身色素基因中一些不利形状的连锁效应，难以实现科学配套的优质高产彩色棉栽培产业化推广技术；棉纤维品质差，尤其是比强度低、纤维短（仅为白色棉的2/34/5），且细度差，成熟度也较差，不利于纺纱i衣分率低，产量低，2002年安徽省阜阳地区种植彩色棉230万hm2，平均亩产皮棉只有23.64kg，相当于当时当地白棉产量的48. 3结束语中国的生物转基因技术研究起步于1986年，当时主要是对农作物的基因结构进行研究。经过10多年的摸索，目前中国生物工程技术的研究领域已经扩大到动物基因、医药制造以及其他一些*前沿的研究领域，对于各行各业造成了深远的影响。纺织工业也由于生物工程技术的不断发展而拥有了新的原料资源，中国的转基因抗虫棉和彩色棉等纺织新原料技术从无到有，从有到壮大，正一步一个脚印地走向世界**地位。虽然中国的转基因棉技术已取得显著成果，但这才是个开端，要达到全面国际**还有很长的路要走。下一步所面临的主要任务是：（1）广泛而稳定的抗病虫谱新品系研究，*（2）转基因棉纤维品质的进一步完善，如彩色棉色谱的扩展、不同植株和同株内不同棉铃之间纤维具体色度的一致稳定性等；（3）转基因棉长期大面积普及后害虫免疫抗性增长所引起的生态环境安全性。伴随着WTO环境下中国生物工程技术的迅猛发展，这些问题会逐步得到解决，中国必将迎来生物转基因棉纺织新原料和生态环保纺织品繁荣的春天。