纤维作物栽培研究的新进展
一、研究棉花栽培的新成果
（一）探索转基因棉花的新信息
1．研究“蛛丝”转基因棉花的新进展
开发含有“蛛丝”基因的棉花新品种。2004年9月，有关媒体报道，巴西农业部农技研究机构生物学家埃里比奥·雷什领导的，一个“蛛丝”转基因棉花研究小组，受到蜘蛛网结实而有韧劲的启发，开始研究把蜘蛛的“蛛丝”基因植入棉花，以求获得纤维更加结实、柔韧性更好的转基因棉花新品种。
蜘蛛是自然界公认的“织网能手”，蛛丝虽细但韧性十足。雷什介绍说，蜘蛛网之所以结实而且柔韧性好，是因为蜘蛛有一种特殊基因，因此这项研究的目的，是生产一种含这种基因的棉花。雷什表示，他们希望这种新型转基因棉花可用于纺织业，尤其用来制作运动服和包括防弹衣在内的防护服。他说，纺织厂的设备现在更新发展非常快，因此需要一种更结实的原材料，天然蜘蛛丝，比目前制造防弹衣的人工合成纤维，强度还高出两倍。
2．研究转基因抗虫棉花的新进展
⑴发现转基因抗虫棉使中国北方农作物免受虫害。2008年9月19日，中国农科院和国家农业技术发展和服务中心陆宴辉、吴孔明和封洪强等专家组成的一个研究小组，在《科学》杂志上发表论文称，苏云金杆菌(简称Bt)是一种微生物杀虫剂，经基因工程改造后能表达Bt的棉花被称为Bt棉。他们研究发现，过去10年间，中国北方大规模种植的Bt棉，不仅降低了棉花害虫的数量，而且还减少了周边没有进行Bt改良的农作物的虫害。
研究人员为了解中国Bt棉的种植对生态环境和农业经济的影响，收集并分析了1997～2007年间中国北方六省Bt棉的农业数据，范围涵盖1000万农户种植的3800万公顷农田，其中包括380万公顷的Bt棉花田，2200万公顷的其他非Bt作物。他们将焦点放在对中国农民来说非常严重的害虫棉铃虫身上。
他们的分析显示，随着Bt棉种植年份的增加，棉铃虫的数量显著下降，2002～2007年间的下降幅度尤其大。他们同时也对多种影响棉铃虫发生的因素，如温度、降雨量和Bt棉等，进行了分析研究，结果发现，在被商业化引进的10年中，Bt棉是棉花和其他许多非转基因作物中棉铃虫受到长期抑制的主要原因。这表明，Bt棉可能是未来控制农作物病虫害、提高农作物产量的新途径。
⑵发现转基因抗虫棉顾此失彼面临新课题。2010年5月14日，中国农科院植物保护研究所吴孔明研究员等人组成的研究小组，在《科学》杂志网络版，发表题为“Bt棉花种植对盲蝽蟓种群区域性灾变影响机制”的论文。这项研究成果，是全球首个涉及多种农作物和大时间尺度的，有关转基因农作物商业化种植的一个生态影响评价。
研究人员以我国华北地区商业化种植Bt棉花为案例，从1997～2009年，系统地研究了Bt棉花商业化种植，对非靶标害虫盲蝽蟓种群区域性演化的影响。研究表明，Bt棉花大面积种植，有效控制了二代棉铃虫的危害，棉田化学农药使用量显著降低，但也给盲蝽蟓这一重要害虫的种群增长提供了场所，导致其在棉田暴发成灾，并随着种群生态叠加效应衍生，而成为区域性多种作物的主要害虫。
转基因技术，由于打破了物种之间遗传物质转移的天然生殖隔离屏障，可以人为定向地改变生物性状、提高农作物对病虫害的抗性和产量，已成为实现传统农业向现代农业跨越的强大推动力，以及21世纪解决粮食、健康、资源、环境等重大社会经济问题的关键技术。
数据显示，自1996年首例转基因农作物商业化应用以来，全球已有25个国家批准了24种转基因作物的商业化种植。以抗除草剂和抗虫两类基因为主要方向，转基因大豆、棉花、玉米、油菜为代表的转基因作物产业化速度明显加快，种植面积由1996年的170万公顷发展到2009年的1.34亿公顷。
随着转基因生物产业化的迅猛发展，转基因作物带来的环境生态影响，正引起世界范围内的广泛关注。而以前的研究，主要集中于转基因作物小规模种植下的短期影响评价，人类对转基因作物大规模商业化而产生的农业生态系统长期影响，尚缺乏科学认知。转基因植物的大量释放和扩散，有可能使得原先小范围内不太可能发生的生态变化得以表现。
吴孔明说：“这一研究的科学意义在于使我们认识到，转基因作物对农业生态系统的影响是长期的和区域性的；Bt作物生态系统需要建立新的害虫治理理论与技术体系；新的转基因棉花研发需要考虑盲蝽蟓问题。”
该论文揭示了我国商业化种植Bt棉花对非靶标害虫的生态效应，为阐明转基因抗虫作物对昆虫种群演化的影响机理提供了理论基础，对发展利用Bt植物可持续控制重大害虫区域性灾变的新理论、技术有重要指导意义。
3．研究可食转基因棉籽的新进展
开发出可食用的转基因棉籽。2009年12月，有关媒体报道，美国德州农工大学分子生物学家科瑞提·罗素领导的研究小组，使用RNA干扰技术，降低了棉籽中有毒的棉花酚的含量，让棉籽可以为人所食用，以补充人体蛋白质。
千百年来，棉花作物提供的棉纤维，一直是人类纺织品的重要原材料。然而，与棉纤维相伴的棉籽，虽然营养丰富，但由于含有有毒物质棉子酚，会让人体血液中的钾含量下降到危险水平，从而破坏人的肝脏和心脏，因此，棉籽始终没有得到人类的重用。多数情况下，从棉纤维中分离出来的带絮种子，只能作为牛的饲料，因为具有4个胃的牛，能够忍受棉子酚的毒性，也有少量棉子在去掉酚后用来榨油。现在，该研究小组的成果，能让棉籽成为供人类享用的食物，从而可以解决全球许多地区的饥荒问题。
多数人并不知道，生产1公斤棉花纤维的同时，就会产生1.6公斤的棉籽。每年全球棉花作物要生产大约4400万吨棉籽，而棉籽中的蛋白质含量高达22％，且蛋白质质量也很高。就是说，全球每年生产的棉籽，可提供1000万吨高质量的蛋白质。
20世纪50年代，科学家首次通过关闭产生棉籽酚的基因，得到不含棉籽酚的棉花，但是棉籽酚具有抵抗病虫害的功能。所以，去除了棉籽酚的棉花，饱受病虫害的袭击。
为此，罗素小组使用RNA干扰技术，成功开发出能降低棉籽酚含量，而不降低产量的棉花品种。田间试验表明，棉花的产量非常稳定。而且，新得到的棉籽中棉籽酚的含量，也在安全水平之内，能够被人和家畜食用，预计十年内，它将出现在面包、饼干和其他食物中，以增加这些食品的蛋白质含量。
罗素认为，新的转基因棉花品种，可作为人的食物来源，这一点对发展中国家非常有用。另外，棉农也可以从中受益。他说，人们不太可能拒绝这种转基因棉籽，因为，该技术是关闭了一个化学过程，而不是增加了一个化学过程。
美国农业部棉花基因和保护研究部的遗传学家朱迪·舍夫勒表示，对于这种转基因棉花，还需要很多安全方面的测试，也需要制定相应的监管守则，但是，他们对这项技术的前景持乐观态度。
（二）研究棉花栽培的其他新信息
1．研究棉花病害防治的新进展
率先揭示棉花“癌症”黄萎病病原的分子机理。2019年1月4日，中国农科院农产品加工所戴小枫研究员领导的研究团队，在《新植物科学家》杂志网络版上发表论文称，他们在大丽轮枝菌寄主适应性进化研究方面取得重要进展，首次阐明大丽轮枝菌引起棉花等寄主落叶的分子机制。
戴小枫说，大丽轮枝菌是引起棉花“癌症”黄萎病的病原，他们的研究将为棉花等经济作物黄萎病病原的分子流行监测预报、抗病品种选育和新型生防药剂研发提供理论依据。
作为一种毁灭性的、可通过土壤传播的病原真菌，大丽轮枝菌能破坏植物的水分和养分运输系统，迅速造成植物黄化萎焉枯死，曾与马铃薯晚疫病并列为世界头号检疫对象。20世纪60年代，在美国发现它能使棉花落叶而造成绝产。20世纪80年代，我国在棉花上也发现了引起棉花落叶的大丽轮枝菌菌系，该菌系的快速蔓延，直接导致了20世纪90年代至21世纪初黄萎病在我国的大面积爆发，给棉花生产造成重创。
半个多世纪以来，研究人员一直致力于解析大丽轮枝菌引起植物落叶的遗传机制，围绕落叶性状表型鉴定、致病力分化特征、分子进化与基因检测方法等开展了一系列研究，以期为落叶型大丽轮枝菌的流行监测和预防控制，提供理论依据与技术支撑，但一直未有突破。
该研究团队应用高通量测序技术，解析了来自中国棉花的大丽轮枝菌基因组，通过与来自美国莴苣和荷兰番茄上大丽轮枝菌基因组比较，发现中国菌株相对于美国和荷兰的多出一个基因组片段，该片段系从与其长期混生的棉花枯萎病菌中“掠取”（基因水平转移）而来，从而获得了对棉花的超强侵染能力。进一步研究发现，该菌获得这个基因组片段后，编码的功能基因直接参与了引起落叶化合物（N-酰基乙醇胺）的合成和转运。这种化合物一方面干扰棉花体内的磷脂代谢通路，使棉花对一种叫作“脱落酸”的植物内生激素更加敏感；另一方面扮演着与脱落酸相似的作用，使棉花的内源激素系统紊乱，脱落酸不正常的大量合成，最终导致棉花叶片脱落。
据介绍，该研究团队2017年在《新植物科学家》报道了广谱寄生大丽轮枝菌，通过水平转移获得专化性侵染能力的关键遗传变异。这次，他们又发表了新成果，进一步阐明该遗传变异调控落叶性状的分子机制。同时，该研究团队依据鉴定的遗传变异，开发出大丽轮枝菌分子流行学检测技术，相关技术已获9件国家发明专利。
据论文第一作者张丹丹博士透露，经过多年努力，研究团队几年前已在棉花抗黄萎病分子标记辅助育种领域取得重要突破，选育出世界第一个抗病品种并大面积推广。近年来，在国家农业科技创新工程的支持下，他们在黄萎病为害机理与抗病分子机理研究等领域，已经从5年前的跟跑欧美到并跑，进而实现目前的领跑。
该研究团队表示，目前，他们正在牵头组织，由国内外14家优势单位发起“大丽轮枝菌基因组学研究国际大科学计划”。未来有望从全基因组学、代谢组学与合成生物学角度，较为系统地阐明全球黄萎病病原起源、群体结构及遗传演化等困扰国际学术界长达百年的重要科学问题。
2．研究高品质棉花生理现象的新发现
发现高品质棉花的生长遗传机制。2019年3月，浙江大学农学院张天真教授领导的一个国际研究团队，在《自然·遗传学》杂志发表论文称，他们发现了高品质海岛棉的生长遗传机制，将为在陆地上培育纤维更长、更强、更细的高品质棉花提供支持。
目前人工栽种的棉花主要是陆地棉和海岛棉：陆地棉产量高，纤维好，适应性广，产量占世界棉花总产的90%以上；海岛棉的特点是长、强、细，但产量低价格贵。
该研究团队利用超高密度遗传图谱等技术，组装出了清晰度与完整性前所未有的陆地棉遗传标准系和海岛棉染色体水平基因组。张天真指出：“这对未来培育高产、纤维优良、适应性强的棉花新品种，提供了有力的理论支持。”
研究人员说，虽然我国棉花产量位居世界前列，但我国棉花生产也面临不少问题，如棉花类型单一、纤维品质欠佳、纤维强度不高等。因此，充分研究棉花基因组功能，对加快选育优质的棉花品种、保证我国棉花产业可持续发展具有非常重要的意义。
二、研究桑蚕丝生产的新成果
（一）探索桑蚕基因技术的新信息
1．开发转基因桑蚕的新进展
⑴培育出能生产人胶原蛋白的转基因桑蚕。2006年10月，有关媒体报道，日本广岛县产业科学技术研究所与广岛大学合作，最近培育成功能分泌人胶原蛋白的转基因桑蚕。
据悉，研究人员是从3年前开始这项研究的。2006年初，他们开发了载体和基因植入方法，把生产人胶原蛋白的基因植入蚕的细胞里，这样培育出的转基因蚕，绢丝腺就能分泌人胶原蛋白。经过改良后，这种转基因蚕能同时分泌绢丝。
目前转基因蚕，分泌的人胶原蛋白长度，仅有真正的人胶原蛋白全长的1/5的。但研究人员说，一两年之后，即可培育出生产全长人胶原蛋白的转基因蚕，并建立大规模生产安全的人胶原蛋白的生产系统。
胶原蛋白是一种在医药和化妆品等领域用途极广的原料，到目前为止，大多是从牛皮中提取的。但疯牛病的发生，使胶原蛋白原料的供应面临紧缺。日本的这项研究成果，为寻找新的胶原蛋白来源开辟了途径。
⑵培育成能吐出蛛丝纤维的转基因桑蚕。2012年1月，美国怀俄明大学教授唐·贾维斯等人组成的研究小组，美国《国家科学院学报》上发表研究报告称，他们培育出一种能够吐出含有蜘蛛丝蛋白合成纤维的新型转基因桑蚕。据测试，就各项性能平均而言，这种合成纤维比普通蚕丝坚韧得多，其强度和韧性与天然蛛丝大体相当。
一直以来，蛛丝都以其极好的韧性和强度闻名遐迩，但蜘蛛的领地意识和同类相食的习性，却使这种优质纤维难以大量生产，无法在医疗等领域获得广泛应用。
为了制造出具有蛛丝蛋白的纤维，科学家们想出了许多办法，在转基因细菌、酵母、植物、昆虫甚至哺乳动物细胞上，都进行过尝试，希望能找到替代蜘蛛制造蛛丝的方法。但最终发现，能适应现有纺织技术，并可快速量产的，只有转基因蚕技术最为理想。
为了做到这一点，研究人员找到控制蛛丝蛋白性能的一项关键基因，并把它加入到转基因蚕中。这种基因的表达，大幅提高了丝的弹性和抗张强度，于是，这些蚕便吐出了含有蛛丝蛋白的合成纤维。由于蚕可以通过作茧的方法，产生数英里长的纤维，这也大幅提高新型纤维的产量。
这项研究，或许可为这些纤维的大规模生产，以及它们在医疗等领域的应用打开大门。这种纤维首先有望在人工韧带、肌腱、组织支架、伤口敷料、缝合线等医用材料的制造上，获得应用。此外，由于它们具有极好的强度，也将是制作防弹衣的理想材料。
此前也有不少类似的技术，但产量相对较低且嵌合蛋白与丝纤维的结合并不稳定。相比之下，贾维斯小组的报告称，他们的技术改善了这一点，能够让蚕成为制造蛛丝的工厂。
⑶用基因重组技术培育出绿光桑蚕宝宝。2014年12月，日本广岛大学山本卓教授等人组成的研究小组，在《自然·通讯》网络版上发表论文说，白胖胖的桑蚕宝宝惹人喜爱，如今，他们利用一种基因重组新技术，能让桑蚕宝宝发出绿光。
该研究小组开发的这种基因重组新技术，名为“PITCh法”，主要利用了能够切断基因组中特定基因的酶，以及生物机体修复受损DNA(脱氧核糖核酸)的机制。
利用“PITCh法”，把受特定波长光线照射时会发出绿光的绿色荧光蛋白基因，插入蚕以及蝌蚪的基因组，成功培育出了全身发绿光的蚕，以及鳃和鳍发绿光的蝌蚪。
据介绍，这种基因重组技术，能应用于从昆虫到哺乳动物的各种动物。它不仅比以前的方法更简便，而且能够准确地向目标位置插入基因，培育能够发光的生物以及拥有特定致病基因的细胞和动物，用于研究新的药物和疗法。
2．研究桑蚕基因组测序的新进展
完成桑蚕大规模基因组重测序。2009年8月28日，由中国工程院向仲怀院士、西南大学夏庆友教授率领，成员来自深圳华大基因研究院与西南大学的研究团队，在《科学》杂志上发表题为“40个基因组的重测序揭示了蚕的驯化事件及驯化相关基因”的论文，这是科学家继2003年在家蚕基因组研究领域取得进展后的又一重要成果。
据悉，研究人员共获得40个家蚕突变品系和中国野桑蚕的全基因组序列，共测632.5亿对碱基序列，覆盖了99.8%的基因组区域，是多细胞真核生物大规模重测序研究的首次报道。同时，绘制完成世界上第一张基因组水平上的蚕类单碱基遗传变异图谱，这是世界上首次报道的昆虫基因组变异图。研究人员还发现驯化对家蚕生物学影响的基因组印记，从全基因组水平上揭示家蚕的起源进化。
中国是蚕丝生产的发源地，丝绸之路曾是中华民族智慧和文明的象征。2003年，中国科学家成功绘制了家蚕基因组框架图，成为继人类基因组计划“中国卷”、水稻基因组计划后在基因组研究领域获得的又一重大成果。
桑蚕大规模基因组重测序和遗传变异图谱构建的完成，有助于从全基因组范围研究驯化和人工选择对家蚕生物学的影响，阐释家蚕及野桑蚕之间生物学差异的遗传基础。
更为重要的是，鉴于与野桑蚕相比，家蚕具有更优良的经济性状，研究所发现的全基因组选择印记，特别是那些受到强烈选择的具体基因，对家蚕重要优势经济性状相关基因克隆及其形成机理的研究至关重要。
（二）探索抽取茧丝技术的新信息
1．研究抽取蚕茧丝技术的新进展
开发出可避免杀死蚕蛹的抽丝新技术。2006年12月，印度媒体报道，该国安得拉邦蚕茧开发组织技术师库苏马·拉贾伊，推出一项新技术，抽出蚕丝而避免杀死蚕宝宝。
抽丝的传统方法，是把蚕茧放进开水中杀死蚕茧中的蚕蛹。与此不同，新技术是利用蚕蛾出茧之后的残留蚕茧生产新丝产品。100公斤蚕茧能生产15公斤纱，残留蚕茧用像清洁剂一样的化学制品进行处理，将其溶解成团，然后纺成纱，织成用于生产纱丽的丝织面料。
这一新方法，可以避免杀死蚕蛹。据说，安得拉邦政府已保证为开发者提供财政支持，帮助其完善这项新发明。
2．研究抽取野蛾茧丝技术的新进展
找到从野蛾茧中抽出长丝的技术。2011年5月，英国牛津大学汤姆·盖桑领导的一个研究小组，在美国学术期刊《生物大分子》上发表研究报告说，他们找到能从一些野生蛾类所结的茧中较好地抽出长丝的方法。这样得到的丝，在质量上与家蚕丝接近。对于非洲和南美等一些不适合饲养家蚕的地区来说，这也许会为当地丝织业带来机会。
研究人员表示，一些野生蛾类所结的茧，之所以很难抽出丝来，是因为其表面覆有一层较硬的草酸钙。使用乙二胺四乙酸溶液就可以把这些茧软化，再从中抽出长丝。
盖桑说，实验显示这种方法，不仅可以帮助从野蛾茧中抽丝，还不影响这些丝的质量，从野蛾茧中获得的高质量丝可与家蚕丝媲美。
研究人员认为，对于那些不适合饲养家蚕但野生蛾类丰富的地区，如非洲和南美，本次研究成果具有带来一场“野生丝革命”的潜力。
（三）研究桑蚕丝生产的其他新信息
1．探索蚕丝纤维特性的新进展
发现蚕丝纤维特性与氨基酸排列有关。2016年6月，日本媒体报道，日本理化学研究所沼田圭司和增永启康率领的国际研究小组，发现蚕丝纤维不同氨基酸排列会影响其机械强度、热稳定性及结晶结构。
人类从古代开始，就利用蚕丝纤维制作出富有光泽的织物。近年来，科学家针对蚕丝质轻坚韧、生物相容性好和可生物降解的特性，开始研究将其用在结构材料和医疗材料等领域。另外，蚕丝也可加工成纤维、水凝胶、胶卷、海绵等，用在再生医疗和药物输送系统中。但科学家对丝绸的氨基酸排列如何影响其热性能和机械性能以及相关应用等，尚不十分了解。
为此，该研究小组挑选了4种家蚕和10种野蚕，共14个种类的蚕丝进行试验。他们在热重量分析和示差扫描热量分析中发现，野蚕丝比家蚕丝的热分解温度高30℃。但在拉伸试验中研究人员观察到，野蚕丝比家蚕丝有明显的断裂点。研究小组对蚕丝进行X射线散射试验发现，野蚕丝比家蚕丝的结晶尺寸大了约1纳米左右。这是由于家蚕丝的结晶领域是由甘氨酸交互反复排列构成，而野蚕丝的结晶领域则是由丙氨酸连续排列而成。
研究人员在对氨基酸排列与热稳定性关系试验结果分析中发现，丙氨酸连续排列的比率越高，热稳定性越强；甘氨酸交互反复排列的情况越多，则机械强度越强；而具有更多大侧链氨基酸的蚕丝，其机械强度较弱。
在化石燃料逐渐枯竭、全球更加重视环保的大背景下，人们一直渴望能替代石化产品的材料出现，而蚕丝则是较好的替代材料之一。该研究对人工制造可控其强度、吸湿性、伸展性等特性的人造蚕丝材料，具有重要意义。
2．探索桑蚕生理功能及其决定因素的新进展
⑴揭示蚕破解桑叶防卫机制的妙招。2018年9月，日本京都大学和东京大学、筑波大学等机构组成的一个研究团队，在《科学报告》杂志网络版上发表论文称，蚕吃桑叶，但桑叶有自己的防御机制，蚕是如何破解的呢？他们发现，蚕分泌的一种酶可以抑制桑叶的挥发物，防止自己的天敌被桑叶招引过来。
一些植物被虫吃的时候会释放出绿叶挥发物，其气味信息可以招引虫子的天敌来克制虫子，这被称为植物的间接防卫机制。寄生蝇这类寄生昆虫，就能够依靠植物释放的绿叶挥发物高效地找到宿主，蚕是它们的目标。
该研究团队发现，蚕在吃桑叶时，会从吐丝口分泌一种酶涂抹到吃过的地方，这种酶能够抑制绿叶挥发物生成。这样，桑树无法引诱寄生蝇前来，蚕就能安全进食桑叶。
研究人员说，这种酶尚属首次发现，目前也仅在鳞翅目昆虫体内发现。这是首次发现植食性昆虫能巧妙地克制植物的间接防卫机制。
⑵发现决定家蚕专食桑叶的苦味受体基因。2019年2月28日，中科院植物生理生态研究所谭安江研究员主持的研究团队，在《公共科学图书馆·生物学》网络版发表论文称，栽桑养蚕在中国有着悠久的历史，在传统的蚕业生产链中，栽桑和养蚕密不可分，因为桑叶是家蚕的唯一食物来源。为什么“蚕宝宝”只爱吃桑叶？他们对此展开研究，发现一个苦味受体基因可以决定家蚕的桑叶专食性。
家蚕有76个“味觉受体”基因，分布在16条染色体上。研究人员根据前期的研究线索，针对位于三号染色体上的唯一“味觉受体”基因GR66开展功能分析，并利用转基因和CRISPR/Cas9等基因编辑手段获得其纯合突变体。
研究发现，苦味受体基因GR66在家蚕食物选择中起到的决定性作用。在正常饲养条件下，GR66突变体的生长发育没有受到任何影响，但其食性发生了显著的变化。这些“蚕宝宝”开始出现“味盲”现象，除了桑叶以外，还爱吃苹果、梨、玉米、大豆、花生甚至面包等“零食”，而对照组野生型“蚕宝宝”只吃桑叶或含有桑叶成分的人工饲料。基于以上实验依据，研究人员判断，GR66是“蚕宝宝”的一个取食抑制因子，突变后抑制作用消失，导致“蚕宝宝”可以无差别地取食桑叶及其他食物。
谭安江说：“我们的研究或许能为传统产业升级提供新思路。冬季没有新鲜的桑叶，很多厂家用含有桑叶粉的人工饲料喂养，成本高。如果今后能去桑叶化养蚕，开发规模化的人工饲料，那么成本将会降低。”
三、开发利用其他纤维的新成果
（一）探索麻类作物栽培的新信息
1．研究黄麻基因组测序的新进展
⑴完成一个黄麻品种的基因组测序。2010年6月16日，有关媒体报道，孟加拉国总理谢赫·哈西娜当天在该国议会宣布，该国科学家已成功完成一个黄麻品种的基因组测序，这将促进孟加拉国黄麻产业的发展。
这次黄麻基因组测序，是由孟加拉国科学家穆克素杜尔·阿拉姆领导的一个研究小组完成的。该小组由来自孟加拉国达卡大学、孟加拉国黄麻技术研究中心和美国夏威夷大学的研究人员组成。
哈西娜说：“这项伟大的科技成就，使孟加拉国跻身于少数几个能够完成黄麻基因组测序的国家的行列，并成为继马来西亚之后第二个能完成这一工作的发展中国家。”
哈西娜接着说，黄麻基因组测序的完成，将使孟加拉国能够生产出适应恶劣天气条件并抗病害的黄麻种子，进而生产出更好的黄麻纤维，促进黄麻产业的发展。不过，她同时指出，要把这项成果运用到实际生产中，还需要数百万黄麻种植者和相关产业人员的参与和支持。
⑵率先发布黄麻两个高质量参考基因组。2021年6月25日，福建农林大学麻类研究室，与海峡联合研究院基因组、生物技术研究中心等共同组成的研究团队，在《植物生物技术杂志》网络版发表论文，首次公布黄麻两个栽培种的高质量参考基因组。
黄麻属有100多个种，生产上具有栽培价值的有圆果种和长果种，两者具有不同生长习性，存在生殖隔离，皆为二倍体，主要在孟加拉国、印度和中国等国家种植。在世界范围内，黄麻的产量和种植面积仅次于棉花，是麻纺工业的重要原料，其纤维产量占世界上麻类纤维总产量的80%。除了利用麻纤维，黄麻多功能用途还拓展到菜用、茶用、重金属吸附用、盐碱地修复用等。
本研究以黄麻区域试验对照品种圆果种“黄麻179”和长果种“宽叶长果”为材料，采用二代和三代测序方法，同时结合Hi-C染色体构像捕获技术，首次完成黄麻染色体水平全基因组测序和组装工作，其基因组大小分别为336Mb和361Mb，重叠群N50分别为46Mb和50Mb，分别鉴定到25874个和28479个蛋白编码基因。比较基因组学分析发现，黄麻和雷蒙德氏棉之间的物种分化发生在3800万年前。尽管黄麻两个栽培种表现出良好的共线性，但长果种黄麻基因组比圆果种多25Mb，包含有13个假定的倒位。这些倒位可能是两者具有不同生长习性和生殖隔离的重要原因。
为了更好地解析黄麻的起源与驯化，研究人员对来自世界各地的242份圆果种黄麻品种、57份长果种黄麻品种和1份近缘种假黄麻，共300份不同黄麻种质资源进行重测序。群体遗传学分析显示，黄麻在2万年前开始出现瓶颈事件。在末次盛冰期，圆果种黄麻仅存在于亚洲南部，而长果种黄麻存在于非洲东部和亚洲南部。暗示着长果种黄麻为起源于非洲东部并于亚洲南部经过第二次驯化，而圆果种黄麻为起源并驯化于亚洲南部。
研究人员表示，黄麻全基因组关联分析，鉴定出纤维细度、纤维素含量和木质素含量等数百个控制纤维品质相关性状的重要基因位点。结合选择性清除分析发现，纤维细度的微丝酶家族蛋白、蛋白质精氨酸甲基转移酶等候选基因位于选择性清除区域，推测这些基因受到了驯化选择。同时，利用竞争性等位基因特异性和转基因技术，验证了控制黄麻纤维品质的候选基因。这些基因的挖掘，将为黄麻纤维品质的遗传改良提供重要的基因位点。
2．研究苎麻基因组演化特点的新进展
首次系统揭示苎麻驯化过程中基因组的演化特点。2021年5月16日，中国农科院麻类研究所刘头明研究员课题组，联合上海欧易生物医学科技有限公司和上海辰山植物园等单位组成的研究团队，在《植物杂志》网络版上发表研究成果称，他们通过野生与栽培苎麻基因组比较及群体进化分析，首次系统揭示出苎麻驯化过程中基因组的演化特点，并发现多个纤维生长相关基因的驯化选择印迹。
苎麻是我国特有的纤维作物，在我国已有数千年的种植历史。近年来，在我国南方地区苎麻被用作优质饲草。但苎麻纤维含量高，会显著影响饲草加工效率和动物采食性能。因此，解析苎麻纤维形成机制，对于定向选育高纤维的纤用苎麻或低纤维的饲用苎麻，均具有重要的意义。分类学、遗传学等研究表明，栽培苎麻是从野生苎麻驯化而来，但野生苎麻纤维产量并不高。可见，在栽培苎麻驯化过程中，纤维发育相关基因受到了重点选择。然而，有关栽培苎麻的驯化分子机制，一直未被阐明。
研究人员测序组装了野生种“青叶苎麻”和栽培种“中饲苎1号”基因组，得到两个高质量的基因组。通过序列比较发现两个基因组存在大量序列变异。研究人员进一步对14个野生苎麻种质和46个栽培种进行重测序，并构建苎麻的基因组变异图谱。通过野生和栽培种苎麻基因组组装和比较，结合群体变异组分析，研究人员发现多个与纤维产量相关的基因组片段具有清晰的驯化选择印迹。
（二）探索香蕉纤维开发利用的新信息
1．开发用香蕉纤维织布成衣的新技术
2007年4月，有关媒体报道，印度南部泰米尔纳德邦的加伯莱镇，服装设计师谢卡尔开发出一种新技术，可以用香蕉纤维制成服装。这样，使得现有的服装面料，除了棉、麻、丝绸、化纤等材料外，还多了用植物纤维制成的布料。
手工纺织，是加伯莱镇的传统工艺。作为服装设计师，谢卡尔一直在寻找质优廉价的纺织原材料，在试过了干草、椰子纤维等材料后，她发现了香蕉纤维。
在加伯莱镇，每年采摘香蕉后都会产生大量的香蕉杆和茎，经过漂洗、提炼和脱胶等工序后，香蕉纤维被一根根提取出来，再经过染色后就可以用来织布了。与棉相比，香蕉纤维不仅光泽好，而且具有很高的吸水性，用它织成的纱丽穿着舒适、美观耐用。
如今，谢卡尔已经拥有自己的香蕉纤维纺织厂，产品在印度国内和国际上都很受欢迎。
2．用香蕉植株废弃物生产纳米级纤维
2008年1月，有关媒体报道，印度香蕉产量约占世界香蕉总量的15％，每年留下大量废弃物。最近，位于印度果塔延的巴塞柳斯学院化学系的一个科研小组，发明了一项新技术，用香蕉种植园的废弃物生产纳米级纤维素纤维。
该技术所得的产品具有广阔的市场前景，可用于医药、电子材料、复合材料和模塑材料等。在很多场合，它可作为纸和塑料的替代品。同时，经营香蕉种植园的农民，可通过出售作物废弃物而获得额外收入。
几乎所有热带国家都种植香蕉和芭蕉，每年产生的废弃物约有3亿吨，由此可制成1200万吨不同形式的纤维。
（二）探索其他植物纤维开发利用的新信息
1．研究木质纤维素降解利用的新进展
找到能够高效降解木质纤维素的新办法。2018年2月10日，法国国家农学研究所和法国国家科学研究中心共同组成的一个研究小组，在《自然·化学生物学》杂志发表研究报告说，他们最新发现，木腐菌分泌的一类酶，能够提升植物废料中木质纤维素的降解效率，有助于推动生物提炼技术创新，降低使用植物废料制取生物燃料的工业生产成本。
木质纤维素是植物细胞壁的主要组成部分，它是一种丰富、廉价的可再生资源，大量存在于秸秆、木屑等农业废弃物中，是制备生物燃料的重要原料。木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素构成，自身结构特点导致其难以被木质纤维素酶降解，造成现有技术水平下生物燃料制取成本高昂。
为寻找更高效的木质纤维素降解方法，该研究小组把目光集中在，自然界中某些极为擅长加速木材腐烂的丝状真菌上，研究这些木腐菌分泌的酶在木材腐烂过程中发挥的作用。从2014年开始，研究人员对能够迅速引起木材白色腐朽的“血红密孔菌”进行了基因组测序，并研究其侵蚀木材后所分泌的各种酶的催化功能。
研究人员说，他们找到了一类此前未被发现的酶，能够高效降解木质纤维素中难以被水解的木聚糖，可被列为“多糖裂解单加氧酶”的第四个家族。针对松树和杨树进行的实验证明，与工业上通常使用的纤维素酶相比，新发现的这类酶，能够使木材转化为葡萄糖的效率翻倍，因此对研发高效生物燃料生产技术有重要意义。
2．利用植物纤维研制塑料替代品的新进展
⑴拟用高纤维植物性材料替代家电用塑料。2019年8月，《日本经济新闻》报道，日本松下电器计划用数年时间，在冰箱等家电产品上，广泛采用高纤维植物性新材料来替代塑料。
该公司最近开发出被称为“纤维素纤维”的树脂材料，该树脂材料中的植物性纤维含量高达55％，能在保持强度的同时减少塑料的使用量，使用后还可作为可燃垃圾处理。这一技术将推动从日用品扩大至家电等领域的去塑料化趋势。
松下公司表示，由于纤维原料柔软，如果含量较高的话，难以像塑料那样成形，一直以来高纤维植物性材料的塑形技术没有找到突破口。近日，该公司把具有优势的电池业务的经验，应用于植物性纤维的塑形技术上，成功研制出高纤维含量植物性材料。新材料将用于冰箱和吸尘器等塑料含量较高的家电产品。
目前，植物性新材料的生产成本大大高于普通塑料。松下公司拟与其他公司合作，把应用范围扩大至餐具等大量使用塑料的日用品，推进新材料的量产化，不断降低成本。
为了减少废塑料流入海洋，日本企业计划逐步停止使用塑料并积极开发替代材料。目前，替代材料的成本较高，是尚未解决的课题。
⑵利用木质纤维与人造蜘蛛丝研制出塑料替代品。2019年9月，芬兰阿尔托大学材料专家领导的一个研究团队，在美国《科学进展》杂志上发表论文称，他们利用木质纤维与蜘蛛丝成分，研发出一种新型生物基材料，未来有望用作塑料的替代品。
研究人员说，材料的强度和延展性通常此消彼长，不可兼得。然而，他们把木质纤维与人造蜘蛛丝中的丝蛋白黏合在一起，研制成功的一种新型生物基材料，既具有高强度和高刚度，又具有高柔韧性。
研究人员表示，未来这种合成材料可以替代塑料，用于医疗用品的生产以及纺织业和包装业等。与塑料不同，木质纤维和蜘蛛丝这两种材料的优点，是它们可以生物降解比较环保。
据介绍，研究团队首先把桦树浆分解成细小纤维，并搭建成一个坚硬的纤维网络，然后再把蜘蛛丝丝蛋白黏合剂渗透到这个网络中，最终制成了这种新型材料。但研究中使用的蜘蛛丝并不是从蜘蛛网中提取的，而是人造蜘蛛丝，其中的丝蛋白分子化学性质与蜘蛛网中的丝蛋白分子相似。
