在位于昌吉国家农业高新技术产业示范区的中国农业科学院西部农业研究中心(以下简称“西部中心”)棉花试验田里，一项关于棉花的创新研究——利用棉花生产虾青素，正在悄然改写人们对这种传统农作物的固有认知。

7月12日，在西部中心的一处棉花试验田里，数十株棉秆和叶片呈棕褐色的棉花显得格外与众不同。

“我们研究团队借助合成生物学技术，让棉花摇身一变成为生产虾青素的‘生物工厂’。”西部中心副主任、棉花分子遗传改良创新团队研究员杨作仁说，这些生产虾青素的工程棉花，叶片、棉桃壳、棉籽里都能稳定产出虾青素。检测发现，工程棉花的叶片里虾青素含量最高，棉桃壳次之，棉籽和棉籽油里也有一定含量。

杨作仁介绍，棉花是全球最重要的天然纤维作物，然而纤维仅占棉花生物总量的20%，其余80%为棉籽、叶片、棉桃壳、茎秆等副产物。研究表明，这些副产物中含有丰富的萜类、黄酮和脂肪酸等高值功能组分，但一直以来因缺乏深度研究和开发导致资源利用率不足，而植物合成生物学的发展为解决这些问题提供了新途径。杨作仁说，虾青素作为自然界中的强抗氧化剂，目前已广泛应用于食品、饲料、制药和化妆品等领域。然而，微藻中天然虾青素的产量有限，而化学合成虾青素的生物活性较低，由于植物中含有丰富的虾青素合成前体，因而被认为是合成虾青素的理想底盘。

近两年，杨作仁创新研究团队与中国农业科学院生物技术研究所研究员柳小庆研究团队紧密合作，持续开展生产虾青素工程棉花的研究。研究团队选择中棉所49棉花品种作为受体材料，把两种藻类里的特定基因(一种来自莱茵衣藻，一种来自雨生红球藻)导入棉花中，成功培育出能产虾青素的工程棉花。

据了解，这项研究成果应用前景十分广阔。在食品领域，棉籽油中含有丰富的不饱和脂肪酸，加上虾青素的加持，经提纯可开发出高品质的功能性保健食用油；在化妆品领域，因虾青素具有超强的抗氧化能力，含虾青素的棉籽油可制作面霜、润肤露、面膜等护肤品；在饲料领域，用含有虾青素的工程棉花的茎秆、叶片作为牛羊等牲畜的饲料，能增强其免疫力、改善肉质，产出具备保健功效的高品质肉产品。

“这一技术真正让棉花实现从单纯纤维作物到多用途‘生物工厂’的转变，大幅提升棉花产品的附加值，有利于促进农业增效、农民增收。”杨作仁表示，下一步，研究团队将持续推进虾青素工程棉花产品在饲料、医药、化妆品等领域的拓展应用，让新疆广袤的棉田成为新型生物制造基地，为棉花产业多功能化、高端化和高值化发展探索一条全新技术路径。