我国是棉花的重要产地,但棉花品质却存在问题:高、中、低档棉花的比例不合理。美国纤维长度31毫米的棉花占总量的7%-8%,而我国不足1%。我国的棉花纤维长度95%以上集中在27-29毫米,只适合纺32-40支纱,缺少长度为31-32毫米和25-26毫米纺高支纱和低支纱的原棉。
棉花的每一根纤维都由一个单独的细胞组成,要使棉花纤维增长,只有使这个细胞的个子变长。据介绍,中国有一种棉花可以符合长纤维棉的特点,即海岛棉,但海岛棉产量很低,且结出来的果子很小。科学家一直在尝试使海岛棉的果实更大一点,或者把海岛棉的长度基因植入陆地棉,但“试了几十年,就好像是要培育出有老虎基因的狮子,非常难。”
杨金水教授发现的使棉花细胞变大的基因,源于一次实验失误。有一次,杨金水教授让一位埃及博士生做水稻实验,结果这个埃及博士生和别的学生用英文交流时发生口误,把一个基因片段装反了,培育出来的水稻苗长相奇特。杨金水教授发现,这个水稻种到实验田里结出的谷粒,体积增加了73%——正是这个被装错的基因片段,具有调节细胞大小的功能。
杨金水教授说,我们通过实验验证了控制植物开花的基因中某一特殊片段具有干扰、延缓细胞分裂的作用,客观上可以让单细胞增大,研究组于是将之命名为“csRRM”(细胞大小控制基因片段)。“正常情况下,细胞成熟了就会不停地分裂,但这个基因可以使细胞成熟后不是急着分裂,而是先长个子。”
杨金水教授课题组分离克隆了csRRM,并与中国棉花研究所李付广研究员课题组合作,将csRRM基因经过改造后导入棉花,至今已获得一批在棉花育种和生产上具有*高应用价值的转基因棉花品系,与对照组棉花相较,平均单铃(即棉花果实,可从中抽取棉纤维)重从5.5克提高到7.5克,纤维平均长度由30.5毫米提高到33.5毫米。
据介绍,这一成果已经与育种单位合作,将在部分地区试种。而课题组还将根据长江流域、黄淮河流域和新疆、西北地区这三大棉花种植地区的气候条件,对棉花进行再次改良。