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填補紫膠蟲種質資源庫及國產紫膠水果保鮮劑之空白
                   [  日期:2014/2/27 作者: ] 【返回】

        蘇州亞和保鮮科技有限公司訊,國家林業局政府網2月17日訊紫膠是特殊且無可替代的重要生物化工材料,廣泛應用于電子、食品、軍工、醫藥等領域。中國林科院資源昆蟲研究所陳曉鳴研究員率領的研究團隊針對我國紫膠質量差、產量低、高端现有產品缺乏等問題,從資源收集保存、生態選育、高效培育和新现有產品研發等方面開展了系統研究。  

        研究團隊曆時20年,建立了世界上第一個紫膠蟲種質資源庫;驯化出多種紫膠蟲適應于南亞熱帶、幹熱河谷區等環境;並在多氣候帶區域實現集約化經營;研發出了紫膠精加工關鍵技術;建成了我國第一條食品級精制漂白膠生產線,開發出了食品級精制漂白紫膠、優質紫膠和紫膠水果保鮮劑等系列现有產品,填補了我國紫膠水果保鮮劑之空白。提高了紫膠现有產品的質量、產量和綜合效益,增強了我國紫膠现有產品的市場競爭力,使我國紫膠培育、精加工技術和高端现有產品步入了國際先進行列。“紫膠資源高效培育與精加工技術體系創新集成”成果獲得2013年度國家科技進步二等獎。  

建立世界上第一個紫膠蟲種質資源庫  

        研究團隊首次成功異地活體保存了多種氣候帶的紫膠蟲種質資源,構建了世界上第一個紫膠蟲及寄主植物種質資源庫。庫內收集和保存了印度、泰國、緬甸、中國等國家的9種紫膠蟲10個品系以及256種寄主植物,並發現和發表紫膠蟲新屬1個,新種8個。爲解決我國紫膠蟲種單一、質量差、分布狹窄等制約紫膠產業發展問題奠定了資源基礎。  

        陳曉鳴研究員說,與成熟的植物種質資源收集和保存技術相比較,昆蟲種質資源的收集和保存缺乏成熟的方法和技術。由于是昆蟲活體保存,涉及到昆蟲、寄主植物和環境等因素,所以難度較大。  

        首先,要進行生態潛力驯化。因爲,引種的國外優質紫膠蟲要求環境熱量較高,而我國沒有滿足條件的區域,所以選擇冬季和夏季交替野外驯化,不同溫度刺激紫膠蟲種群,從冬季低溫下殘存的個體中逐步篩選和培育,再采用夏季恢複種群,經曆多年冬季低溫篩選和夏季恢複,逐步選育出適應于我國幹熱區域和南亞熱帶的紫膠蟲新種群。  

        其次,要進行紫膠蟲種群複壯。紫膠蟲長期在一種寄主植物上生存會產生退化,表現在死亡率增加、性比異常、懷卵量降低、生殖力下降等。研究團隊采用多種寄主植物輪流養殖,驯化紫膠蟲對寄主植物的適應性,不斷刺激紫膠蟲的適應能力,使紫膠蟲種群保持優良性狀。  

        最後,構建紫膠蟲種蟲、泌膠能力和寄主植物評價指標體系。保存的紫膠蟲及寄主植物是否是優異的種質需要科學評鑒,而研究團隊沒有任何可以借鑒的現成方法,所以新創建了紫膠種膠評價指標及方法,紫膠蟲泌膠能力評價方法和寄主植物評價方法。評鑒出具生產潛質的7種紫膠蟲資源。  

驯化出多種紫膠蟲適應于南亞熱帶、幹熱河谷區等環境  

        經過20多年的研究和探索,通過梯次適應性驯化,成功選育出了適應于我國南亞熱帶、幹熱河谷和北熱帶區域的4種紫膠蟲,使我國能用于紫膠生產的紫膠蟲種由過去的1種增至了5種,改變了我國長期采用單一紫膠蟲種生產的格局,將引種紫膠蟲的生產區域拓展到了北熱帶和幹熱河谷。同時通過寄主植物適應性研究,發掘了蘇門答臘金合歡等12種新寄主植物,並從中篩選出了繁殖快、產膠量高、4種新驯化的紫膠蟲能適應的8種優良寄主植物,解決了4種紫膠蟲寄主植物較少之難題。爲多氣候帶、多蟲種紫膠生產奠定了基礎和技術支撐。  

        優異的紫膠蟲種質資源雖然保存下來並評鑒出來,但並不能馬上應用到生產,還需要很長的驯化過程。在驯化之前又必須徹底弄清其生物學、生態學基礎和演化規律,然後才是采取系統的驯化技術,得到生產中需要的紫膠蟲種。  

        研究團隊對紫膠蟲生物學、生態適應性和分子進化與系統發育進行了研究,爲紫膠蟲驯化提供了科學依據。
 
1)掌握了紫膠蟲的種群生態學特征:發現幼蟲期環境溫度是紫膠蟲存活的關鍵因素,幼蟲期溫度<10℃大量死亡,成蟲耐低溫能力高于幼蟲約2~3℃。研究團隊通過調節紫膠蟲成蟲蟲態應對冬季低溫,從而使種群適應能力大大提高。
 
2)掌握了紫膠蟲對寄主植物適應性規律:紫膠蟲口針是否能到達寄主植物枝條新分生出的次生韌皮部,是能否成活的關鍵,研究團隊據此選擇出了優良寄主植物以及對枝條修枝整形的系列技術。
 
3)闡明了性比偏斜機制:研究團隊發現了紫膠蟲性比異常波動遵循局域交配競爭和局域資源競爭機制,通過篩選適宜的環境(溫濕度組合等)以及從優良寄主植物中選擇枝條萌發能力強的寄主植物有利于引種的紫膠蟲擴繁。
 
4)揭示了紫膠蟲演化規律:比較分析了7種紫膠蟲的遺傳距離、核基因EF1α、核糖體28SrRNA、Co1、Co2、16S、12S等基因序列特征。綜合形態、細胞和分子生物學的證據指出:親緣關系與地理分布密切相關,分布環境相近的紫膠蟲親緣關系較近。雜交和分子證據厘清了我國紫膠蟲生產用種的分類地位,解決了長期困惑學術界的中國紫膠蟲種分類地位問題。並揭示了紫膠蟲從熱帶向南亞熱帶演化的重要規律,爲熱帶紫膠蟲種驯化到南亞熱帶提供了科學依據。  

        通過20多年梯次生態驯化,4種優質紫膠蟲突破了原分布地的氣候條件,在我國幹熱河谷區、南亞熱帶、北熱帶區域內成功驯化。4種優質紫膠蟲在我國新適生區較原自然分布區平均溫度下降3~4℃。4種優質紫膠蟲在國內寄主植物較少,大面積生產還是不能實現,爲此需要篩選和培育出優良寄主植物。研究團隊研究發掘出蘇門答臘金合歡Acacia glauca、光葉合歡Albizia lucidior、滇刺枣Ziziphus mauritiana等12種新寄主植物,篩選出8種優良寄主植物,審定植物良種1個,拓寬了寄主植物資源。  

創新集成優質高效培育技術體系,使紫膠產量提高20倍  

        研究團隊利用這4種紫膠蟲和篩選出的優良寄主植物,結合氣候資源配置,應用多蟲種紫膠生產配置等關鍵技術,建立了多蟲種、多區域紫膠生產基地,產區擴大了150%,年產量由過去150噸不到提高到了現在的3000多噸,提高了20倍。通過林糧、林藥、林草等多種人工紫膠園複合生態經濟系統構建模式,提高了土地利用率,其產值亦提高了50%~80%,改變了以往紫膠生產單一的土地利用模式。  

        根據選育出4種紫膠蟲生物學和生態學特性,提出多蟲種紫膠生產地理配置及區域交替養殖技術,紫膠蟲不同寄主植物配置及交替輪放技術、紫膠病蟲害生態調控技術等多項技術:構建了人工紫膠園複合生態經濟系統,實現了紫膠生產集約化經營:選擇多種喬木和灌木寄主植物,根據物種、時空結構特征,形成林糧、林藥、林草等多種模式,改變了紫膠生產單一土地利用模式。人工複合系統產值提高了50%~80%,土壤流失量比坡耕地和撂荒地分別減少86%和65%,有機質和N、P、K等元素流失量減少89%和80%。  

創新的精加工和加工工藝,使國產紫膠水果保鮮劑從無到有  

        研究團隊創新的紫膠精加工和加工工藝,取得了13項加工關鍵技術、17項專利,實現了高端现有產品產業化的預想。  

        研制出的優質紫膠现有產品,具有粘接力和抗鹽腐蝕能力強,絕緣防潮、透明和延展性均好等特點,可滿足軍工、電子等特殊行業需求。開發出食品級精制漂白紫膠和7種紫膠水果保鮮劑等系列现有產品,填補了我國紫膠水果保鮮劑之空白,打破了國外水果保鮮劑壟斷中國市場之格局,極大地提高了水果商品價值。目前,本技術已支撐和培育了20多家水果保鮮劑企業,现有產品已占國內市場一半以上。   

        經過長期的艱苦研究,我國紫膠綜合加工利用技術步入國際先進行列。漂白紫膠脫水幹燥關鍵技術,幹燥時間由過去的15~20天減少到了3~5天;應用漂白紫膠微粒回收關鍵技術,從廢液中回收漂白紫膠4.9公斤/立方米,增產5%以上,每噸新增利潤超過5000元。廢液中的化學需氧量和5日生化需要量分別降低了77.64%和67.29%,懸浮物降低了99.6%,顯著減輕了環境汙染;采用漂白紫膠顆粒除鹽洗滌技術,漂白紫膠水溶物和殘留物分別下降了66%和60%,洗滌時間減少了60%,用水量減少30%~40%;運用漂白紫膠脫氯技術,使现有產品含氯量小于0.8%;现有產品熱壽命大于4分鍾,質量優于國外现有產品。國外现有產品含氯量爲1%~2%,國外现有產品熱壽命只有1~2分鍾。這些技術的營養提高了紫膠色素、紫膠蠟等副现有產品的產量、質量和綜合效益,附加值顯著提高。  

        目前,成果已在雲南、廣東、廣西、福建、江西、湖南、四川等省區進行生產示範和推廣,14.5萬多農戶和30多家企業受益,近3年產值已達16.9億元。同時,紫膠培育過程中,營建的大面積寄主植物在綠化荒山、保持水土、保護天然林、改善生態環境等方面發揮了巨大的作用。在我國,目前紫膠生產主要集中于雲南,雲南既是我國紫膠原產地,也是主產地,占全國產量90%以上,是當地農民的主要收入來源和脫貧骨幹項目。  

        談及未來,陳曉鳴研究員說,他們的目標是開展高產新品種選育,開拓新现有產品新用途,更好地服務社會、服務企業和林農。並希望,各級政府加強政策扶持,保障紫膠產業長期穩定發展;成立行業組織,穩定價格機制;加強技術革新,注重现有產品定位,開拓市場,以促進紫膠產業的壯大和發展。

 
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