“衣食住行”是人們生活的基本保障，而其中“衣”的主要來源就是紡織工業(yè)第一大原料——棉花。種植在田間的棉花纖維通常都是雪白雪白的，我們實際上可以看到的是人們身著五彩斑斕的衣裳。這些花花綠綠的布料則主要來源于棉花紡織布料后經(jīng)過工業(yè)印染加工而形成的，而實際上自然界也存在著一類天然彩棉，無需印染加工就可以形成彩色布料，那就是我們的天然彩棉。

什么是天然彩棉？

當前，天然彩棉主要包含棕色棉和綠色棉兩大類（圖1），天然彩棉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)，并且色素物質(zhì)可以在纖維細胞內(nèi)積累從而形成具有顏色的纖維。

圖1 白棉、天然棕色棉和天然綠色棉（圖片由石河子大學孫杰教授提供）

彩棉育種和栽培歷史？

天然彩棉是棉花中重要的種質(zhì)資源，彩棉種植和育種歷史悠久。天然彩棉有將近5000年的歷史。約在4000年前秘魯開始天然彩棉的種植，但是彩棉由于其品質(zhì)差以及顏色不穩(wěn)定，逐漸被淘汰出生產(chǎn)行列。20世紀60年代初，人們重新認識到彩棉的重要性，美國、埃及、秘魯?shù)?8個國家相繼開展彩棉研究與開發(fā)。美國80年代初，彩棉育種家?？怂挂M中美洲印第安人種植的彩色棉與當?shù)氐拈L纖維白棉雜交篩選培育出黃色、棕色、紅色和綠色等長纖維天然彩棉。我國于上世紀70年代開始進行彩棉的種質(zhì)資源收集，最初從美國引進了一批彩棉種質(zhì)資源，經(jīng)過各科研單位（中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所和新疆石河子農(nóng)業(yè)科學院等）并聯(lián)合公司（中國彩棉股份有限公司）研究，獲得了眾多天然彩棉品種。

天然彩棉的優(yōu)點有哪些？

天然彩棉不需要印染加工就能呈現(xiàn)天然的彩色，因此不含化學染料、不產(chǎn)生偶氮化合物、不含甲醛等有毒化合物，特別適合紡織貼身衣物，具有質(zhì)地柔軟和穿著舒適的優(yōu)勢（Murth，圖2）；彩棉在加工過程中不需要漂白、印染、消毒等加工過程，減少了勞動力的投入和化學染料的使用，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的防火性能。

圖2 天然彩棉及其紡織品（Murth，2001）

彩棉從何而來，去往何處？

從彩棉悠久的種植歷史以及眾多野生棉纖維呈現(xiàn)棕色來看，彩棉自古有之，而研究人員和育種家在田間也時常發(fā)現(xiàn)白棉可以突變?yōu)樽厣藓途G色棉。近年來，中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所、西南大學、華中農(nóng)業(yè)大學和石河子大學均為彩棉育種和基礎研究做出了重要貢獻，尤其鑒定到棕色棉目標基因并通過基因工程獲得了棕色的轉(zhuǎn)基因棉花。未來通過基因工程轉(zhuǎn)入棉花內(nèi)源或者外源物種的彩色基因可能可以獲得更多色彩的彩棉品種，從而為紡織工業(yè)提供更多無需印染的紡織布料，為我國實現(xiàn)環(huán)境友好型社會和碳中和做出一份貢獻。

參考文獻

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4. Sun J, Sun Y, Zhu Q H. Breeding next-generation naturally colored cotton. Trends Plant Sci, 2021, 26: 539-542.

出品：科普中國

撰稿：溫天旺（江西農(nóng)業(yè)大學/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室）

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