| 单词 | 人工棉纤维 |
| 释义 | 【人工棉纤维】 拼译：artificial cotton fiber 又称试管棉纤维、超级棉纤维或人工培养棉纤维，即将棉株任意部分的单细胞放入特定培养基中进行培养而形成的与天然棉纤维相似的纤维。人工棉纤维可以代替自然棉纤维利用，且生产不受时空限制和病虫草危害，还可根据人们的意愿生产出一定长度和强度的纤维。人工棉纤维无菌无尘，因而也具有特殊的用途，如制作无法仿制的纸币和支票，制成药棉和绷带等。 人工棉纤维诱导的启蒙工作，开始于20世纪70年代初。1971年，贝斯里(C．A．Beasley)在培养棉花胚珠时，观察到胚珠表皮细胞有纤维发育的现象，并指出胚珠在试管中发育纤维的能力和正常生长需要一定条件。随后贝斯里(1973、1974)及其同事详细研究了植物生长物质对受精和未受精棉花胚珠体外纤维发育的影响；指出赤霉素对胚珠产生纤维有显著的剌激作用，激动素和脱落酸显著地抑制纤维的发生，生长素仅有刺激纤维产生的趋势；赤霉素能克服由激动素和脱落酸两者所引起的纤维总产量的抑制作用；生长素不能克服由激动素所引起的抑制作用，但很大程度上能克服由脱落酸所引起的抑制作用。1979年，贝斯里又报导了棉花胚珠培养中纤维发育和硝酸盐还原的独立调节作用。离体诱导胚珠纤维发育的成功，启示人们利用棉花单细胞诱导棉纤维的探索。1984年，美国特洛林德(N．L．Trolinder)在不同营养类型的培养基中培养棉花细胞时，发现在悬浮培养基中生长的单细胞分化为形似纤维的细胞，其中一些细胞开始伸长，呈现为较长的线状细胞，如同棉花胚珠表皮生长的纤维细胞一样。美国农业部获悉这一发现后，立即建议研究用组织培养方法培养棉纤维；随后经多种方法重复实验，培养出人们所期望的能够生长纤维的棉细胞。1985年美国得克萨斯州工业大学首次报导，从棉株任何组织的细胞直接长成棉纤维后，他们又进一步改良营养液，并于1986年获得一种培养基专利，这种培养基能够诱导更多的棉细胞发育成人工棉纤维。1987年，特洛林德等用悬浮法培养棉花细胞，6d时细胞开始伸长，第9天许多细胞表现出巨大的极性生长点，细胞伸长一直持续到第19天，最后获得的最大细胞长度为2．5～3．5mm；培养基添加1mg／LNAA、1mg／LKT时，细胞伸长最适宜，可以观察到最大长度。1988年，戴维多尼斯(G．H．Davidonis)研究了离体纤维发育的早期阶段，经过8周的培养，获得长10mm、直径10～22μm、细胞壁厚1～3μm的人工棉纤维。汉格勒(C．H．Hagler)通过调节培养温度，消除了人工棉纤维体外培养中的“日光环”现象，从而大大提高了人工棉纤维的品质。我国除在培养胚珠过程中观察到纤维发育外，至今还未见人工棉纤维培养方面的报导。到1991年为止，英国已登记了利用单细胞生产棉纤维的专利。美国已能用棉株的单个细胞培养棉纤维；他们取棉株的根、茎、叶、果实等的细胞先在由养分和激素构成的半固态培养基里培养，直至形成愈伤组织，随后将愈伤组织放入一个固定的里面含有原糖、矿物盐和激素的悬浮培养器中，细胞在培养器里变长，形成纤维；这种方法，能够用棉株的任何单个细胞培养成棉纤维。另外，印度也获得了人工棉纤维。人工棉纤维与自然棉纤维之间存在着异同。相同点：两者都是单细胞纤维，其纤维细胞均由初生壁和次生壁构成。特洛林德等用偏振显微术对培养中正在分化为纤维的细胞进行了观察，结果表明，双折射在细胞开始伸长不久便出现而且不断增加，在细胞培养的第5天出现的双折射与胚珠自然发生纤维11d时出现的双折射相似。不同点：天然棉纤维为单方向伸长，而人工棉纤维则向两极伸长；天然棉纤维由珠被表皮细胞伸长发育而来，而人工棉纤维则可由棉株上任何组织细胞诱导产生；棉花珠被表皮细胞仅有10%左右能发育成纤维，而在条件合适的情况下所有培养的棉株细胞均能诱导出人工棉纤维；天然棉纤维在棉株上自然分化产生，而人工棉纤维则是在试管或生物反应器中离体培养形成。目前人工培养棉纤维的研究有两个热点：一是基因的分离与克隆，美国现已从棉花中分离出18个控制棉纤维发育的基因，将为基因工程生产人工棉纤维奠定基础；二是通过人工棉纤维的培养诱导了解棉纤维生长和发育的遗传和分子机理，以有目的地控制纤维细胞的生长和发育，进而改良棉种。人工棉纤维生产的关键在于实验室培养棉纤维能否发展到商品生产的规模，这决定于人工棉纤维的诱导频率及其品质。因而在以后的工作中，应加强这两方面的研究。若可能，这种生产将会采用大型培养缸进行自动化操作，按人们的意愿生产出一定长度或一定强度的纤维，从而提高其利用价值。但是最初几年，在商业上还不会有太多的应用；同时棉花种植业不会因为人工棉纤维的出现而从根本上受到影响，目前还看不到人工棉纤维会给自然棉纤维造成什么威胁。研究者深信，研究人工棉纤维商业化生产的可能性正是为了让世界纤维市场提高生产自然棉纤维的意识和用于棉花的遗传改良。目前人工棉纤维的诱导还很困难，纤维长度较短，在今后研究中，应逐步确定有利于人工棉纤维分化和发育的最佳培养基和培养环境。【参考文献】：l Beasley C A，Ting I P．Amer J Bot，1973，60(2)：130～1392 Beasley C A，Ting I P．Amer．J Bot，1974，61(2)：188～1943 Trolinder N L，Berlin J，Goodin J R．Vitro Cellular，Dvelopmental Biology，1987，23(11)：789～7944 Ballinger A．Cotton Farming，1989，(1)：18～20(中国农业科学院棉花研究所张宝红研究员撰) |
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