面对我国80%以上天然橡胶严重依赖进口,石油基合成橡胶发展难以为继的局面,美国、欧洲、中国积极部署力量,力争抢占制高点蒲公英橡胶产业发展的高地。
蒲公英橡胶是从原产于中国和哈萨克斯坦交界天山山谷的蒲公英橡胶草根部的乳胶管组织中提取的。 现有研究资料表明,蒲公英胶的缩合结构、分子量及分布、理化性能与三叶胶最为接近。 适用于三叶天然橡胶的各种应用领域,生长周期短。 适用品种广泛。
2017年11月7日橡胶主产地,科技部启动“国家重点研发计划‘关键基础材料技术提升及产业化’重点专项”项目——“新型生物基橡胶材料制备技术及应用示范”。 其中一项重要的研发内容是蒲公英橡胶的产业化开发与示范,旨在立足本土市场,解决我国天然橡胶的自给自足问题。
海外:基因改造及后续利用
美国卓越计划首席科学家Cornish教授对蒲公英橡胶Taraxacum kok-saghyz(TKS)和Taraxacum brevicorniculatum(TB)两种进行了研究。 前者可以生产出优质的乳胶橡胶草,后者是繁殖力强的TKS的远亲。 将TKS中控制新霉素磷酸转移酶的抗性基因通过基因改造编码到发根农杆菌中,然后将发根农杆菌和荧光蛋白一起接种到TB根组织碎片中,8周内获得了一个完整的肿瘤。 非复合转基因植物。 这种高效的转化方法仅用20周就可以生产出可繁育下一代的转基因种子,非常有利于橡胶草优良种质资源的繁殖和产业化种苗的生产。
此外,为了降低蒲公英橡胶的提取成本,康沃尔团队还进行了副产品的开发。 他们选取俄亥俄州试验田种植的蒲公英根组织,在烘箱中烘干,机械切碎压扁,得到试验样品,并通过多种方法对其成分进行分析。 研究表明,60%的根材溶于水可提取,其中含有32%的可溶性糖和10%的蛋白质; 在40%的不溶性根材中,除含有约6%的橡胶、约2%的树脂和约3%的果胶外,其余主要是木质纤维素。 这份详尽的报告显示,除了替代巴西橡胶树的天然资源外,橡胶草还可用作开发菊糖、乙醇和蛋白质的工业原料。
德国明斯特大学针对野生橡胶草含胶量低、根部组织分枝多、自然条件下采收困难等缺点。 对肥料成分和种植密度进行分析,发现在标准肥料中添加氮、磷、钾、微量元素钙、镁,或降低氮、磷元素配比,可增加植物根系生物量,而密播(5-10cm间距)可以抑制根系分枝,从而形成单主根,便于采收。 这无疑将大大提高蒲公英根的采收效率,有利于后续提取蒲公英胶和菊粉等副产品的综合开发。
国内:基因测序和物种选择
中国科学院遗传研究所通过PacBio单分子实时测序技术(SMRT)自主拼装了橡胶草基因组图谱。 基因组大小为1.29Gb,包含超过46,000个基因和约70%的重复序列。 通过非产胶植物和产橡胶植物的基因组比对研究,确定了橡胶草中橡胶和菊粉的合成途径,并阐明了两个重要基因家族CPT/CPTL和REF/SRPP的进化史,在橡胶链伸长的过程中显露出来。 此外,还发现了橡胶草基因组中可能与自我抑郁相关的候选区域。 这意味着未来有可能通过基因工程获得根系粗壮、含胶量可控的新品种,将大大加快橡胶草从野生植物向经济作物的驯化。
黑龙江省科学院还采用田间单因素试验设计,以俄罗斯橡胶草优良品系K44
5为试材,研究了种植密度对橡胶草生长状态和产量的影响。 结果表明,种植密度为20cm×20cm时,含胶量最高可达6%以上; 种植密度为30cm×30cm时,菊粉含量可达46.8%; 菊粉产量与单位面积地下生物量呈一致的对应关系,最高为64.8g/m2; 栽培密度为20cm×20cm时,单位面积产胶量最高,达到9.4g/m2。 最后得出35cm×35cm的栽培密度适合橡胶草的选育,20cm×20cm的栽培密度适合橡胶草的规模化生产。
通过上述栽培技术橡胶主产地多肉植物,黑龙江盐碱荒地直播播种100亩,内蒙古多伦沙地播种50亩,新疆播种60亩。 积累了生产经验,特别是在机械化播种、种子收割和收获方面。 装备技术研究。
此外,新疆农科院发现,新疆伊犁地区野生种质资源橡胶含量普遍达到10%以上,种群规模可观,为后续经济驯化提供了充足的遗传资源。橡胶草作物; 橡胶提取技术,橡胶纯度超过90%,为后续大规模绿色工业化生产奠定基础; 南京工业大学在副产品菊粉的分离提纯方面也取得了良好进展,并试制了小型试验装置,菊粉纯度超过95%; 黑龙江基地投资1600万元,建设了2万平方米的中试基地。 水电配套设施已完成,为100吨蒲公英橡胶水性提取装置奠定基础。
发展:政府引导+国际合作
在国际合作方面,我国不断加大对俄罗斯、美国、哈萨克斯坦等国的种质资源引进力度。 其中,一次性引进俄罗斯的种质资源有12种,由黑龙江省科学院牵头与康沃尔、久边科、倪氏合作。 那娜等三位来自美国和俄罗斯的顶尖橡胶草科学家签署了科技创新合作合同,助力我国橡胶草产业技术研发。
尽管现阶段蒲公英橡胶产业的大规模发展存在一定的技术和市场风险,但从长远来看,它是国家战略资源天然橡胶的最佳替代和补充之一,发展前景广阔前景。 因此,蒲公英产业的合理发展需要政府的大力引导,聚集国内优秀的企业和科研机构,坚持走自主与国际交流相结合的道路。
首先,在种质资源创新问题上,结合常规育种和基因工程等生物技术的优势,积极引进国外优良品种,大幅度提高橡胶草含胶量和生物量含量; 其次,针对国内土地资源紧缺的问题,政府需要合理规划,充分利用荒漠沙地、河湖滩涂、盐碱荒地等未利用土地,逐步建立橡胶基地。符合地域环境的种草模式; 再次,要充分发挥“蒲公英橡胶产业技术创新战略联盟”的平台优势,推动蒲公英橡胶研究从基础理论向产业化工程技术发展,实现轮胎、垫片、输送带等相关产业的发展。企业产品,掌握菊粉、乙醇等副产品配套开发技术,使蒲公英橡胶实现商业价值最大化。
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