面對(duì)我國(guó)80%以上天然橡膠嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，以及石油基合成橡膠的發(fā)展不可持續(xù)的問題，美歐中都在積極部署力量，爭(zhēng)取奪取蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的制高點(diǎn)。
蒲公英橡膠是從原產(chǎn)于中國(guó)和哈薩克斯坦邊界天山山谷地帶的蒲公英橡膠草根部乳膠管組織提取出來(lái)的。現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)表明，蒲公英橡膠的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、物理化學(xué)性質(zhì)是最接近三葉橡膠的一種物質(zhì)，適用于三葉天然橡膠的各種應(yīng)用領(lǐng)域，并且生長(zhǎng)周期較短，適種范圍廣泛。
科技部于2017年11月7日在北京啟動(dòng)了“國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃‘重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化’重點(diǎn)專項(xiàng)”項(xiàng)目——“新型生物基橡膠材料制備技術(shù)及應(yīng)用示范”。其中一個(gè)重要的研發(fā)內(nèi)容就是蒲公英橡膠的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)與示范，旨在立足本土解決我國(guó)天然橡膠的自給供應(yīng)問題。
國(guó)外：基因改造和后續(xù)利用
美國(guó)卓越計(jì)劃的首席科學(xué)家Cornish教授對(duì)Taraxacumkok-sa?ghyz(TKS)和Taraxacumbrevicornicu?latum(TB)2種蒲公英橡膠進(jìn)行了研究，前者可以產(chǎn)出高質(zhì)量膠乳的橡膠草，后者是具有強(qiáng)烈繁育活力的TKS遠(yuǎn)緣親屬品種。將TKS中控制新霉素磷酸轉(zhuǎn)移酶的抗性基因通過(guò)基因改造編碼進(jìn)入發(fā)根農(nóng)桿菌，再將發(fā)根農(nóng)桿菌和熒光蛋白一起接種到TB根部組織碎片中，在8周內(nèi)獲得了完整的非復(fù)合轉(zhuǎn)基因植株。這種高效的轉(zhuǎn)換方法可以在短短20周時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生可繁育下一代的轉(zhuǎn)基因種子，十分有利于橡膠草優(yōu)良種質(zhì)的擴(kuò)繁和工廠化種苗的生產(chǎn)。
此外，為了降低蒲公英橡膠的提取成本，Cornish團(tuán)隊(duì)還進(jìn)行了副產(chǎn)品的開發(fā)工作。他們選取生長(zhǎng)于俄亥俄州試驗(yàn)田的蒲公英根部組織，經(jīng)過(guò)烘箱干燥處理，利用機(jī)械切碎壓平獲得試驗(yàn)樣品，采取多種方法對(duì)其組分進(jìn)行分析。研究顯示60%的根部物質(zhì)都可以被水溶解而提取出來(lái)，其中包含32%的可溶性糖和10%的蛋白質(zhì)；在40%的不可水溶根部物質(zhì)中，除了含有6%左右的橡膠、2%左右的樹脂、3%左右的果膠之外，其余主要是木質(zhì)纖維素。這份詳細(xì)的報(bào)告表明橡膠草除了可替代巴西三葉橡膠樹的天然資源外，還可以作為開發(fā)菊糖、乙醇和蛋白質(zhì)等的工業(yè)化原料。
德國(guó)明斯特大學(xué)針對(duì)野生品種的橡膠草具有含膠量低和根部組織分支多，在自然條件下難以收獲的缺點(diǎn)，對(duì)肥料成分和種植密度進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)肥料氮磷鉀中添加微量元素鈣和鎂，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，而密集播種（間距5~10cm）可以抑制根部分支，從而形成容易收獲的單個(gè)主根。這無(wú)疑大大會(huì)大大提高蒲公英根收獲的效率以及方便后續(xù)蒲公英橡膠的提取以及菊糖等副產(chǎn)品的綜合開發(fā)。
國(guó)內(nèi)：基因測(cè)序及品種優(yōu)選
中科院遺傳所通過(guò)PacBio單分子實(shí)時(shí)測(cè)序技術(shù)(SMRT)獨(dú)立組裝完成了橡膠草基因組譜圖。該基因組大小為1.29Gb，包含46000多個(gè)基因和大約70%的重復(fù)序列，通過(guò)非產(chǎn)膠植物與產(chǎn)膠植物之間的基因組比較研究，鑒定了橡膠草中橡膠和菊糖的合成途徑，闡述了橡膠鏈延長(zhǎng)過(guò)程中CPT/CPTL和REF/SRPP2個(gè)重要基因家族的進(jìn)化歷程。此外還發(fā)現(xiàn)了橡膠草基因組中與自交衰退相關(guān)的可能候選區(qū)域。這意味著今后有可能通過(guò)基因工程獲得根部粗大、含膠量可控的新品種，將大大加速橡膠草從野生植物向經(jīng)濟(jì)作物的馴化。
黑龍江省科學(xué)院也研究了栽培密度對(duì)橡膠草生長(zhǎng)狀態(tài)和產(chǎn)量的影響，采用田間單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以俄羅斯橡膠草的優(yōu)良品系K445為試驗(yàn)材料。結(jié)果表明，栽培密度為20cm×20cm，橡膠含量最大可到6%以上；當(dāng)栽培密度為30cm×30cm時(shí)菊糖含量最高可達(dá)46.8%；菊糖產(chǎn)量與單位面積地下生物量表現(xiàn)出一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最高為64.8g/m2；當(dāng)栽培密度為20cm×20cm時(shí)，單位面積產(chǎn)膠量最高，達(dá)到了9.4g/m2。最后得出結(jié)論栽培密度35cm×35cm適合于橡膠草的選種育種，栽培密度20cm×20cm適合于橡膠草的大面積生產(chǎn)。
通過(guò)上述栽培技術(shù)在黑龍江偏鹽堿荒地直播100畝，在內(nèi)蒙古多倫風(fēng)沙地累計(jì)生產(chǎn)50畝，在新疆種植60畝，積累了生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，特別是在機(jī)械化播種、種子采收與收獲方面進(jìn)行了裝備技術(shù)研究。
此外，新疆農(nóng)科院在新疆伊犁地區(qū)發(fā)現(xiàn)野生種質(zhì)資源含膠量普遍達(dá)到10%以上，種群數(shù)量可觀，保證后續(xù)橡膠草經(jīng)濟(jì)作物馴化有足夠遺傳資源；北京化工大學(xué)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室貫通水基法提膠技術(shù)，橡膠純度超過(guò)90%，為后續(xù)大規(guī)模綠色工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)；南京工業(yè)大學(xué)在副產(chǎn)品菊糖的分離與純化也取得較好進(jìn)展，試制小試裝置，菊糖純度超過(guò)95%；黑龍江基地投資1600萬(wàn)元建設(shè)2萬(wàn)平方米的中試基地已經(jīng)完成水電氣配套設(shè)施，為100噸蒲公英橡膠水基提取裝置奠定基礎(chǔ)。
發(fā)展：政府引導(dǎo)加國(guó)際合作
在國(guó)際化合作方面，我國(guó)對(duì)俄、對(duì)美、對(duì)哈種質(zhì)資源引進(jìn)力度不斷加大，其中對(duì)俄一次性引進(jìn)品種資源12種，并且由黑龍江科學(xué)院牽頭與，與Cornish、久邊科、妮娜等美俄3位頂級(jí)橡膠草科學(xué)家簽訂了協(xié)同科技創(chuàng)新合同，助力我國(guó)橡膠草產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)。
雖然現(xiàn)階段大規(guī)模開發(fā)蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)存在一定的技術(shù)和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它又是國(guó)家戰(zhàn)略資源天然橡膠的最佳替代與補(bǔ)充之一，具有光明的發(fā)展前景。所以實(shí)現(xiàn)蒲公英產(chǎn)業(yè)的合理開發(fā)需要政府的大力引導(dǎo)，集結(jié)國(guó)內(nèi)優(yōu)秀企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)，堅(jiān)持走獨(dú)立自主與國(guó)際交流相結(jié)合的道路。
首先在種質(zhì)資源創(chuàng)新問題上，應(yīng)該結(jié)合常規(guī)育種和基因工程等生物技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，積極引進(jìn)國(guó)外優(yōu)良品種，大幅提高橡膠草含膠量和生物質(zhì)含量；其次針對(duì)國(guó)內(nèi)土地資源緊張問題，需要政府合理規(guī)劃，充分利用荒漠沙地、河湖灘涂、鹽堿荒灘等未利用地，逐步建立符合地域環(huán)境的橡膠草培育模式；再次還要發(fā)揮“蒲公英橡膠產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)蒲公英橡膠研究工作從基礎(chǔ)理論逐步轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化工程技術(shù)，在企業(yè)中真正實(shí)現(xiàn)輪胎、墊圈、輸送帶等相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)，掌握菊糖、乙醇等副產(chǎn)物的配套開發(fā)技術(shù)，才可以實(shí)現(xiàn)蒲公英橡膠商業(yè)價(jià)值的最大化。（張繼川 催樹陽(yáng) 張立群）
轉(zhuǎn)自：中國(guó)化工報(bào)
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