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    探索中前行的蒲公英橡胶产业


    来源:中国产业经济信息网   时间:2019-04-20





      面对我国80%以上天然橡胶严重依赖进口的局面,以及石油基合成橡胶的发展不可持续的问题,美欧中都在积极部署力量,争取夺取蒲公英橡胶产业化开发的制高点。
     
      蒲公英橡胶是从原产于中国和哈萨克斯坦边界天山山谷地带的蒲公英橡胶草根部乳胶管组织提取出来的。现有研究数据表明,蒲公英橡胶的凝聚态结构、分子量及其分布、物理化学性质是最接近三叶橡胶的一种物质,适用于三叶天然橡胶的各种应用领域,并且生长周期较短,适种范围广泛。
     
      科技部于2017年11月7日在北京启动了“国家重点研发计划‘重点基础材料技术提升与产业化’重点专项”项目——“新型生物基橡胶材料制备技术及应用示范”。其中一个重要的研发内容就是蒲公英橡胶的产业化开发与示范,旨在立足本土解决我国天然橡胶的自给供应问题。
     
      国外:基因改造和后续利用
     
      美国卓越计划的首席科学家Cornish教授对Taraxacumkok-sa?ghyz(TKS)和Taraxacumbrevicornicu?latum(TB)2种蒲公英橡胶进行了研究,前者可以产出高质量胶乳的橡胶草,后者是具有强烈繁育活力的TKS远缘亲属品种。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进入发根农杆菌,再将发根农杆菌和荧光蛋白一起接种到TB根部组织碎片中,在8周内获得了完整的非复合转基因植株。这种高效的转换方法可以在短短20周时间内产生可繁育下一代的转基因种子,十分有利于橡胶草优良种质的扩繁和工厂化种苗的生产。
     
      此外,为了降低蒲公英橡胶的提取成本,Cornish团队还进行了副产品的开发工作。他们选取生长于俄亥俄州试验田的蒲公英根部组织,经过烘箱干燥处理,利用机械切碎压平获得试验样品,采取多种方法对其组分进行分析。研究显示60%的根部物质都可以被水溶解而提取出来,其中包含32%的可溶性糖和10%的蛋白质;在40%的不可水溶根部物质中,除了含有6%左右的橡胶、2%左右的树脂、3%左右的果胶之外,其余主要是木质纤维素。这份详细的报告表明橡胶草除了可替代巴西三叶橡胶树的天然资源外,还可以作为开发菊糖、乙醇和蛋白质等的工业化原料。
     
      德国明斯特大学针对野生品种的橡胶草具有含胶量低和根部组织分支多,在自然条件下难以收获的缺点,对肥料成分和种植密度进行了分析,发现在标准肥料氮磷钾中添加微量元素钙和镁,或者降低氮磷元素的用量之比,都可以增加植株的根部生物量,而密集播种(间距5~10cm)可以抑制根部分支,从而形成容易收获的单个主根。这无疑大大会大大提高蒲公英根收获的效率以及方便后续蒲公英橡胶的提取以及菊糖等副产品的综合开发。
     
      国内:基因测序及品种优选
     
      中科院遗传所通过PacBio单分子实时测序技术(SMRT)独立组装完成了橡胶草基因组谱图。该基因组大小为1.29Gb,包含46000多个基因和大约70%的重复序列,通过非产胶植物与产胶植物之间的基因组比较研究,鉴定了橡胶草中橡胶和菊糖的合成途径,阐述了橡胶链延长过程中CPT/CPTL和REF/SRPP2个重要基因家族的进化历程。此外还发现了橡胶草基因组中与自交衰退相关的可能候选区域。这意味着今后有可能通过基因工程获得根部粗大、含胶量可控的新品种,将大大加速橡胶草从野生植物向经济作物的驯化。
     
      黑龙江省科学院也研究了栽培密度对橡胶草生长状态和产量的影响,采用田间单因素试验设计,以俄罗斯橡胶草的优良品系K445为试验材料。结果表明,栽培密度为20cm×20cm,橡胶含量最大可到6%以上;当栽培密度为30cm×30cm时菊糖含量最高可达46.8%;菊糖产量与单位面积地下生物量表现出一致的对应关系,最高为64.8g/m2;当栽培密度为20cm×20cm时,单位面积产胶量最高,达到了9.4g/m2。最后得出结论栽培密度35cm×35cm适合于橡胶草的选种育种,栽培密度20cm×20cm适合于橡胶草的大面积生产。
     
      通过上述栽培技术在黑龙江偏盐碱荒地直播100亩,在内蒙古多伦风沙地累计生产50亩,在新疆种植60亩,积累了生产经验,特别是在机械化播种、种子采收与收获方面进行了装备技术研究。
     
      此外,新疆农科院在新疆伊犁地区发现野生种质资源含胶量普遍达到10%以上,种群数量可观,保证后续橡胶草经济作物驯化有足够遗传资源;北京化工大学已经在实验室贯通水基法提胶技术,橡胶纯度超过90%,为后续大规模绿色工业化生产奠定基??;南京工业大学在副产品菊糖的分离与纯化也取得较好进展,试制小试装置,菊糖纯度超过95%;黑龙江基地投资1600万元建设2万平方米的中试基地已经完成水电气配套设施,为100吨蒲公英橡胶水基提取装置奠定基础。
     
      发展:政府引导加国际合作
     
      在国际化合作方面,我国对俄、对美、对哈种质资源引进力度不断加大,其中对俄一次性引进品种资源12种,并且由黑龙江科学院牵头与,与Cornish、久边科、妮娜等美俄3位顶级橡胶草科学家签订了协同科技创新合同,助力我国橡胶草产业技术研发。
     
      虽然现阶段大规??⑵压⑾鸾翰荡嬖谝欢ǖ募际鹾褪谐》缦?,但从长远来看,它又是国家战略资源天然橡胶的最佳替代与补充之一,具有光明的发展前景。所以实现蒲公英产业的合理开发需要政府的大力引导,集结国内优秀企业和科研机构,坚持走独立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,应该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,大幅提高橡胶草含胶量和生物质含量;其次针对国内土地资源紧张问题,需要政府合理规划,充分利用荒漠沙地、河湖滩涂、盐碱荒滩等未利用地,逐步建立符合地域环境的橡胶草培育模式;再次还要发挥“蒲公英橡胶产业技术创新战略联盟”的平台优势,推进蒲公英橡胶研究工作从基础理论逐步转向产业化工程技术,在企业中真正实现轮胎、垫圈、输送带等相关产品的开发,掌握菊糖、乙醇等副产物的配套开发技术,才可以实现蒲公英橡胶商业价值的最大化。(张继川 催树阳 张立群)
     
      转自:中国化工报
     

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