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敲除病蟲害基因 讓棉花高產(chǎn)又“綠色”

近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點(diǎn)實驗室棉花團(tuán)隊傳來喜訊，該團(tuán)隊在棉花基因編輯系統(tǒng)研究方面取得系列突破，通過實施精準(zhǔn)打靶，他們的新系統(tǒng)能成功敲除棉花基因中的“奸細(xì)”，為高品質(zhì)棉花生產(chǎn)保駕護(hù)航。

“在棉花基因編輯領(lǐng)域，我們處于國際領(lǐng)先地位。”團(tuán)隊教授金雙俠說，目前團(tuán)隊已研發(fā)出4套棉花基因編輯系統(tǒng)，在全球廣泛應(yīng)用。

早在2013年，團(tuán)隊嘗試將水稻、擬南芥的CRISPR編輯體系引入棉花，沒有獲得成功。后經(jīng)不斷嘗試，團(tuán)隊根據(jù)棉花的生物學(xué)特性，把調(diào)控元件改為棉花自身元件，第一套棉花基因編輯系統(tǒng)于2017年創(chuàng)建，編輯效率達(dá)85%?？蒲泄リP(guān)持續(xù)進(jìn)行，棉花基因編輯系統(tǒng)第二套、第三套和第四套相繼成功。脫靶效應(yīng)測試證明，團(tuán)隊創(chuàng)建的基因編輯系統(tǒng)精準(zhǔn)度高、脫靶率極低?！按虬芯珳?zhǔn)是基因編輯成功與否的關(guān)鍵?！苯痣p俠稱。

國際知名學(xué)術(shù)期刊《植物科學(xué)趨勢》2019年還邀約金雙俠團(tuán)隊撰寫研究成果綜述并在線發(fā)表。近期該團(tuán)隊在棉花中首次建立高效CPF1和單堿基編輯系統(tǒng)，進(jìn)一步充實棉花基因編輯工具庫。基因編輯技術(shù)以生物體內(nèi)特定基因為干涉目標(biāo)，或阻礙其產(chǎn)生不良特征，或?qū)ζ湫薷氖怪e極方向變化。金雙俠說，水稻、棉花、小麥等作物病蟲害的發(fā)生，正是作物基因和病毒“里應(yīng)外合”導(dǎo)致。作物基因里存在病蟲害誘導(dǎo)基因，平時處在沉默狀態(tài)，一旦病毒來襲，這些“奸細(xì)”就活躍起來，造成作物病害，現(xiàn)在通常采取外界藥物噴灑或生物抵抗方式防治。若應(yīng)用基因編輯技術(shù)，就能準(zhǔn)確找到基因中的“奸細(xì)”并精準(zhǔn)出擊，將“奸細(xì)”基因敲除，作物自然不會染病。

目前金雙俠團(tuán)隊用基因編輯技術(shù)，研發(fā)出棉花除草劑抗性材料，實現(xiàn)對除草劑的抗性，已在小范圍試驗中取得成功。同時該團(tuán)隊利用高通量基因編輯技術(shù)對數(shù)以千計棉花基因進(jìn)行飽和突變，以期創(chuàng)造出豐富的遺傳材料，培育更多抗病蟲、產(chǎn)量高、品質(zhì)好的“綠色”棉花。金雙俠認(rèn)為，雖基因編輯技術(shù)源頭在國外，但國內(nèi)一大批科研工作者正在水稻、玉米、小麥、油菜等重要作物中開發(fā)原創(chuàng)性基因編輯系統(tǒng)，搶占農(nóng)作物基因編輯制高點(diǎn)。（來源：科技日報）

日本東麗研發(fā)具有納米級連續(xù)孔結(jié)構(gòu)的多孔碳纖維

日本紡織品生產(chǎn)商東麗集團(tuán)(Toray Industries， Inc.)宣布研發(fā)出全球第一種具有納米級連續(xù)孔結(jié)構(gòu)的多孔碳纖維。使用這種纖維作為支撐層，可以減輕先進(jìn)膜的重量，使其結(jié)構(gòu)更緊湊，從而提高性能(注：先進(jìn)膜可用于分離溫室氣體以及制氫)。東麗將繼續(xù)推動這種新材料的研發(fā)工作，以促進(jìn)碳循環(huán)，并將和其他公司合作研發(fā)可以持續(xù)開發(fā)氫能源的應(yīng)用程序。

據(jù)東麗稱，一些傳統(tǒng)的氣體吸收設(shè)施都是分離吸收二氧化碳、生物氣體、氫氣及其他氣體，這就使得這些設(shè)施必須占用極大的空間以及消耗過多能源，從而導(dǎo)致排放大量的二氧化碳。于是，采用膜分離氣體的方法受到業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，但是至今仍然沒有研發(fā)出兼具良好氣體分離性能和耐久性的膜。

而此次東麗研發(fā)的多孔碳纖維薄且柔軟，同時，因含有碳結(jié)構(gòu)，該纖維具有化學(xué)穩(wěn)定性和極佳的透氣性。因此，如果把這種纖維用作氣膜的支撐材料，即使疊加多層，氣膜仍可保持緊湊和輕巧。

東麗希望為氣體分離先進(jìn)膜的商業(yè)化發(fā)展出一份力，使用了新研發(fā)的多孔炭纖維的先進(jìn)膜對于實現(xiàn)環(huán)保型天然氣、凈化生物氣體以及制氫至關(guān)重要。在研發(fā)多孔碳纖維時，東麗將自身獨(dú)有的聚合物技術(shù)與碳纖維技術(shù)、水處理技術(shù)及分離膜技術(shù)相結(jié)合，這些技術(shù)都已處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

東麗現(xiàn)有的聚合物技術(shù)使其已經(jīng)可以創(chuàng)造出具有均勻連續(xù)的孔和碳的多孔碳纖維，因此，創(chuàng)造具有納米級連續(xù)孔結(jié)構(gòu)的多孔碳纖維可以采取兩種方法：一是將多孔結(jié)構(gòu)的大小從微米級調(diào)整為納米級；二是在纖維中心形成中空纖維狀的多孔碳纖維。預(yù)計新的多孔碳纖維將應(yīng)用在高性能電池中的電極材料和催化劑載體中(用于固定其他物質(zhì)的基礎(chǔ)物質(zhì))。（來源：紡織科技雜志）

東華大學(xué)研發(fā)具有濕熱穩(wěn)定性和舒適性的摩擦/鐵電協(xié)同電子織物材料

隨著可穿戴電子設(shè)備的蓬勃興起，人們對隨身能源的需求逐漸增大，基于織物的能源器件引起了人們極大的興趣。然而，體表與環(huán)境復(fù)雜多變的濕熱條件往往會影響電學(xué)織物的性能。此外，這些隨身設(shè)備的透氣、透濕及可水洗性也逐漸成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。鑒于此，東華大學(xué)王宏志教授課題組以“全纖維”為設(shè)計原則，開發(fā)了一種具有濕熱穩(wěn)定性和舒適性的摩擦/鐵電協(xié)同電子織物材料。相關(guān)研究成果以《具有濕熱穩(wěn)定性和舒適性的摩擦/鐵電協(xié)同電子織物材料》(“All-fiber tribo-ferroelectric synergisticelectronics with high thermal-moisture stability and comfortability”，DOI:10.1038/s41467-019-13569-5)為題發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)。

在本研究中，研究人員利用靜電紡絲技術(shù)制備了鐵電聚合物(P(VDF-TrFE))和聚酰胺6(PA6)兩種納米纖維作為功能材料，通過摩擦表面極化和鐵電極化的相互作用，實現(xiàn)了摩擦/鐵電協(xié)同電學(xué)增強(qiáng)。這種電子織物材料在低頻外力作用下可產(chǎn)生5.2 W/m2的峰值功率密度。

研究人員利用親水聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺6微納米纖維和疏水棉織物構(gòu)筑了額外的吸濕排汗層。全纖維的設(shè)計理念，保證了織物材料優(yōu)良的透氣和透濕性能，其較低的干態(tài)熱阻和蒸發(fā)阻有利于維持舒適的體表微環(huán)境。此外，研究人員還演示了電子織物在彎折、抖動時驅(qū)動液晶顯示器、數(shù)字化發(fā)光點(diǎn)陣、電子手表，以及為鋰電池充電、驅(qū)動藍(lán)牙信號傳輸系統(tǒng)、實時捕捉足部姿態(tài)等應(yīng)用。

（來源：紡織導(dǎo)報）