科學(xué)普及 | 彩棉從何而來(lái)，去往何處？

“衣食住行”是人們生活的基本保障，而其中“衣”的主要來(lái)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(shí)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(lái)源于棉花紡織布料后經(jīng)過(guò)工業(yè)印染加工而形成的，而實(shí)際上自然界也存在著一類天然彩棉，無(wú)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(dāng)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(xì)胞在分化和發(fā)育過(guò)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(xì)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(xué)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(jì)60年代初，人們重新認(rèn)識(shí)到彩棉的重要性，美國(guó)、埃及、秘魯?shù)?8個(gè)國(guó)家相繼開展彩棉研究與開發(fā)。美國(guó)80年代初，彩棉育種家?？怂挂M(jìn)中美洲印第安人種植的彩色棉與當(dāng)?shù)氐拈L(zhǎng)纖維白棉雜交篩選培育出黃色、棕色、紅色和綠色等長(zhǎng)纖維天然彩棉。我國(guó)于上世紀(jì)70年代開始進(jìn)行彩棉的種質(zhì)資源收集，最初從美國(guó)引進(jìn)了一批彩棉種質(zhì)資源，經(jīng)過(guò)各科研單位（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所和新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)院等）并聯(lián)合公司（中國(guó)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(diǎn)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(xué)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(shì)（Murth，圖2）；彩棉在加工過(guò)程中不需要漂白、印染、消毒等加工過(guò)程，減少了勞動(dòng)力的投入和化學(xué)染料的使用，不會(huì)形成化學(xué)污染和化學(xué)殘留，在處理此類天然彩色纖維時(shí)，可以采取填埋等方式，對(duì)環(huán)境不會(huì)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(lái)，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(lái)看，彩棉自古有之，而研究人員和育種家在田間也時(shí)常發(fā)現(xiàn)白棉可以突變?yōu)樽厣藓途G色棉。近年來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所、西南大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和石河子大學(xué)均為彩棉育種和基礎(chǔ)研究做出了重要貢獻(xiàn)，尤其鑒定到棕色棉目標(biāo)基因并通過(guò)基因工程獲得了棕色的轉(zhuǎn)基因棉花。未來(lái)通過(guò)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(wú)需印染的紡織布料，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型社會(huì)和碳中和做出一份貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

1. Murthy M S S. Never say dye: the story of coloured cotton. Resonance, 2001, 6: 29-35.

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出品：科普中國(guó)

撰稿：溫天旺（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

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