植物羊毛—棉花的科学世界

2022年05月05日
认识一下棉花大家族
我们常说的棉花并不是一种植物,而是锦葵科棉属的20多种植物的通称。到今天,人类种植的棉花有4种,分别是草棉、亚洲棉、大陆棉和海岛棉。
目前,世界上种植最多的是来自美洲的大陆棉和海岛棉,来自美洲的兄俩弟棉纤维很长,很适合纺织,尤其是大陆棉的栽种性能优良,占目前棉花产量的90%以上,海岛棉的产量虽然只有5%-8%,但是海岛棉的纤维是4种棉花中最长的,所以被用于高档面料的纺织。
为衣物而生的亲肤面料
棉花虽然叫花,但是并不是植物的花,而是种子上的纤维附属物。表面上看这些棉花纤维是白色的,但是在显微镜下我们就是发现它们的真身是透明的。只不过这些纤维是中空的,其中填充的空气让我们感觉棉花是白色的。也正是因为中空的结构,棉花才有了很好的保暖和透气性能。
到今天为止,棉花已经是运用最广泛,用量最大的天然纺织材料。这是跟棉花出色的性能分不开的。棉花的纤维长,容易纺线和牢固地附着色素,并且有良好的吸湿性和透气性。
对抗虫害的转基因棉花
棉铃虫是一种棘手的害虫,在黄河流域棉花主产区,一个生长季节会繁殖4代,在长江流域棉花产区,一年会繁殖5代。虽然农药对于棉铃虫有一定的控制作用,但很多棉铃虫已经有了抗药性。
采棉机在新疆阿克苏地区沙雅县的一处棉田进行采收作业(2020年10月23日摄)。新华社记者 胡虎虎 摄 (图源:新华社)
要对付棉铃虫,看起来需要新型的农药产品。科学家早在20世纪50年代就发现了一种能够高效杀虫且对人体无害的生物农药,这就是Bt蛋白。这里的Bt是苏云金芽孢杆菌的的缩写。这种细菌会产生一种特殊的蛋白质,蛋白质在进入昆虫肠道之后会发生水解,释放出毒多肽分子,这些毒素可以与昆虫体内肠道上皮细胞表面的特异受体相互作用,扰乱细胞的渗透平衡,并引起细胞肿胀甚至裂解,伴随着上述过程昆虫幼虫将停止进食,最终导致死亡。
在中国,转Bt棉的种植面积近390万公顷,农民对Bt棉花的采用率达到93%。中国的棉田也没有再出现大规模的棉铃虫爆发事件。
揭开转基因植物的神秘面纱
转基因植物无非就是三大类,抗除草剂基因、抗虫基因、抗病毒基因。抗除草剂基因的原理就是让作物带上防毒面具。抗虫基因以Bt蛋白基因为代表,促使植物产生这种毒蛋白,Bt蛋白对付的只是昆虫的肠道,并不是人类的肠道。抗病毒的基因主要是一些抗强悍病毒的基因,基本原理与注射疫苗类似,让植物产生抗性。
随着人类对基因的认识越来越全面,直接修改作物基因的基因编辑技术也越来越成熟,传统上的导入新基因的方法很可能会成为历史。
来源:知识就是力量公众号