
读者侯懿轩:您好,我是一名初中生,听说中国已经培育出可以在盐碱地种植的橡胶树了,请问这种橡胶树是通过基因工程使细胞膜的过滤作用更强从而达到在盐碱地生长的目的吗?
高强:首先感谢你对新疆盐碱地种植橡胶草的关注,并对你深入思考、勇于提问给予表扬。
橡胶树,别名三叶橡胶树、巴西橡胶树,为大戟科橡胶树属多年生乔木,在新疆无法生长,仅在我国热带地区的海南和云南可以种植;橡胶草,别名青胶蒲公英、俄罗斯蒲公英,为菊科蒲公英属多年生草本植物,目前发现野生橡胶草主要生长在天山山脉的新疆特克斯河流域的昭苏和特克斯境内,以及哈萨克斯坦阿拉木图的柯根区和突孜库勒湖等区域,可以在我国北方的温带地区广泛种植。所以,在新疆盐碱地试种成功的植物是橡胶草,不是橡胶树。
橡胶草与橡胶树、银胶菊并称三大产胶植物,根部含有2.89%~27.89%的天然橡胶,橡胶性能和巴西橡胶树相当。除了提取橡胶之外,还可以提取菊糖,加工成酒精或发酵成沼气等。同时,橡胶草具有与其他蒲公英类似的药食同源特性,叶、花都富含具有各种生理活性的有效成分,可用于食品加工、日化等领域;根提取完橡胶、菊糖后,可用作饲料、肥料等,综合开发价值巨大,橡胶草有望成为重要的第二产胶植物。
橡胶草真的能在盐碱地上长得好吗?橡胶草在盐碱地试种,起源于我们长期对野生橡胶草原生境土壤理化性质、气候环境和橡胶草生长特性、橡胶含量的观测。试验发现,野生橡胶草均为多年生,原生境土壤全盐含量20.47g/kg(为重度盐碱水平,一般作物无法生长),pH高达9.44。然而,生长的野生橡胶草天然橡胶含量高达34.79%,远远高于异地栽培的橡胶草天然橡胶含量(7%左右),多方数据证实了这个结果。之后,我们在实验室里用CaCl2、NaCl和Na2SO4等盐溶液模拟土壤的盐碱环境,发现橡胶草在150mmol/L盐溶液下仍有非常高的发芽能力。
新疆盐碱地试种的结果。为了验证橡胶草全生育期的耐盐碱能力和盐碱地上的产胶潜力,我们选取了新疆乌鲁木齐周边的重度盐碱地(土壤含盐量为6.38‰、pH8.25)试种,试种面积3亩地。试种过程中,橡胶草出苗整齐,生长良好,未受到明显的盐碱危害。经10月底小区测产,亩产橡胶草鲜根550kg,折合干根137.5kg/亩,平均干根橡胶含量10.18%,最高橡胶含量14.44%,远远高于该种植橡胶草品系非盐碱地7%左右的干根橡胶含量。对比种植橡胶草前后土壤的数据发现:土壤的pH值无显著变化,全盐含量由6.38‰降至2.2‰(结果还在持续验证中)。这说明橡胶草不仅能在盐碱地上生长,还能改善土壤环境。
是不是通过基因工程让细胞膜更“能过滤”?你的想法挺有科学道理的——植物细胞膜确实有“过滤作用”:它能让对身体好的离子(比如钾离子K+)进去得多,让对身体有害的离子(比如钠离子Na+)进去得少,从而保持细胞里的平衡,就像在高盐环境下守住家门一样。不过,现在这些“耐盐碱的橡胶草”并不是通过基因工程改造细胞膜得到的。它们主要是从适应盐碱环境的野生种群中筛选出来的。大自然里有很多植物能耐盐、耐旱、耐高温、耐低温,橡胶草只是其中一种。我们只是在研究怎么利用这些植物,并没有用基因工程。我们是按照中央一号文件提出的,从主要治理盐碱地适应作物,转向更多选育耐盐碱植物适应盐碱地的“以种适地”指导思想来做。新疆盐渍化土壤总面积大约有1460万公顷,占全国盐渍化土壤总面积的40.7%,选择合适的盐碱地种植橡胶草,有望解决国内天然橡胶长期依赖进口的问题(依赖度超过80%)。
那“过滤作用”是否与橡胶草的耐盐性有关呢?这真是一个非常棒的追问!科学家们确实正在对此展开研究,但目前尚无法得出定论。我们推测,橡胶草的耐盐性或许与以下几个因素相关:细胞膜的过滤及离子平衡机制;叶面厚实的蜡质层,可减少水分蒸发;根中积累的橡胶颗粒和菊糖,能够降低细胞内的渗透势,助力它们在“又咸又碱”的土壤中避免脱水。这些过程极为复杂,仍需大量的理论基础研究来解答。希望这些解答能助力你更深入地理解橡胶草以及盐碱地种植的问题。期望同学们在未来的学习中依旧保持好奇心、勇于提问,未来完全有机会成为下一位研究植物适应环境的科学家。
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