中国工业大麻品种选育研究进展

曹焜，王晓楠，孙宇峰，韩承伟，张晓艳，赵越，2，姜颖，2，韩喜财，郭永霞

（1.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆163319；2.黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江哈尔滨150020；3.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319）

1 中国工业大麻发展概况

大麻（Cannabis sativaL.）是一种传统经济作物，主要用于纺织和榨油，是大麻科（Cannabinaceae）大麻属（Cannabis）一年生草本植物［1]。中国古代农书《齐名要术》对大麻的种植技术有过详细记载。新中国成立之初，对大麻的研究主要集中在高产栽培经验方面［1-4]，大多选用当地的主栽品种如六安寒麻、莱芜大麻等，具有较强的地域特性。“七五”期间，孙安国等［5]对134份大麻资源的农艺性状、产量特性、抗性等进行调查分析。由于大麻中致幻成分四氢大麻酚（tetrahydrocannabinol，THC）易被不法分子利用，因此，降低THC含量成为大麻育种的重要指标之一［6-7]。为了与毒品大麻进行区分，将THC含量低于0.3%的大麻品种称为工业大麻（Industrial hemp）。

随着工业大麻产业发展，国内多家科研院所针对当地环境特点和产业发展需求，培育出许多工业大麻品种，如云南省农业科学院经济作物研究所培育出适宜当地生产种植的云麻系列品种；针对黑龙江省的气候条件，黑龙江省科学院大庆分院培育出汉麻系列品种，黑龙江省农业科学院大庆分院和经济作物研究所培育出庆大麻和龙大麻系列品种；山西省农业科学院经济作物研究所针对山西省的气候条件培育出汾麻系列品种；中国农业科学院麻类研究所培育出中大麻系列品种。随着育种技术的商业化，许多公司也着手开展工业大麻的育种工作，如牡丹江市杰明农业科技开发有限公司培育的线麻1号和牡麻1号。为此，本文对当前生产上主要应用的工业大麻品种选育方法及品种概况进行综述，旨在为今后工业大麻新品种的选育思路和方向提供参考。

2 工业大麻新品种选育方法

大麻多雌雄异株、风媒传粉植物，少数为雌雄同株，个体大部分是杂合性，变异较多［8]。因此，工业大麻品种不仅应具有高产、稳产的特点，还要注重整齐度、品质、抗性及含毒量的遗传稳定性等特性［7]，故需根据不同的品种类型及培育目标，选择相应的选育方法。

2.1 系统选育方法

系统育种是利用自然变异选择优良单株，从而育成作物新品种的方法。杨明等［8]从云南大理的一个地方品种群体中，通过人为隔离和人工授粉的方法进行纯化选择，获得第一个工业大麻品种“云麻1号”。随后，赵铭森等［9]从山西地方品种中选择出纤用型品种“晋麻1号”和籽用型品种“汾麻3号”。在长江流域，郝冬梅等［10]从河南省农家品种中选择出抗逆性强的品种“中大麻1号”。黑龙江省气候和土壤条件适宜工业大麻种植，已成为中国最大种植区［11]，黑龙江省科学院大庆分院从种质资源ZH1中选择出适宜黑龙江省种植的纤用型品种“火麻一号”，另外，为促进工业大麻机械化收获和雨露沤制，从种质资源Dnieper中选育出了纤用型雌雄同株品种“龙麻2号”。

2.2 杂交选育方法

杂交育种是将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，使双亲的基因重新组合，形成各种不同的类型，再经过选择和培育，获得新品种的方法。其中，亲本的选配方式至关重要，直接影响目标性状能否获得［12]。为获得早熟品种，郭鸿彦等［13]以云南农家品种为母本，高纬度地区外引极早熟品种W1为父本，杂交选育出早熟品种“云麻3号”。在黑龙江省，郭丽等［14]以辽宁农家品种为母本，以乌克兰引进的高纤品种 Днепновскаяодн.6为父本，杂交选育出“庆大麻 1号”。同时，黑龙江省科学院以本地品种龙江四合与USO-31的杂交后代和乌克兰引进的高纤品种Золотоношская作为亲本，在杂交选育过程中，通过温室大棚隔离与加代［15-16]、快速检测［17]、液相色谱检测等方法选育出高纤型雌雄同株品种“汉麻1号”。

2.3 分子育种和诱变育种

随着分子生物学的发展，一些分子标记和基因定位技术逐步运用到工业大麻育种中［18-19]。Mandolino等［20]通过AFLP分析技术筛选出大麻中与雄性相关的DNA分子标记，在大麻的遗传改良方面具有重要意义。由于工业大麻分子育种起步较晚、基础薄弱，可利用的标记位点很少，信朋飞［21]基于转录组技术开发工业大麻SSR引物，为分子标记辅助育种提供参考位点。通过一些性状或抗性基因的选择，构建基因连锁图谱，用于辅助亲本和后代的选择，可加快育种速度、提高选择效率［22]。

诱变育种是人工利用化学诱变剂诱发作物发生突变，通过对突变体进行选择和鉴定，培育出生产上能利用的农作物品种［23-24]。在新培育的工业大麻品种中，已通过物理诱变育种方法选育出矮秆、早熟籽用型品种“龙麻1号”。陈璇等［25]通过硫代硫酸银溶液诱导的方法，获得全雌工业大麻材料，为育种和科研提供了新的方法。

2.4 引种驯化

植物的引种驯化就是通过人类的培育，使野生植物成为栽培植物，使外地植物变成本地植物的措施和过程［26]。黑龙江省科学院大庆分院从乌克兰农业科学院东北农业研究所麻类试验站引进 3个工业大麻品种 Гляна、глесия和 Золотоношские-15，通过 3年的引种驯化，已成功筛选出籽纤兼用型雌雄同株工业大麻品种глесия，适于在黑龙江省种植，并命名为“格列西亚”。

3 不同品种特性比较分析

工业大麻的育种方向随着产业发展而逐渐发生变化，按用途分为纤用型［8]、籽用型［27]、药用型［28-30]、籽纤兼用和纤药兼用型等。其中，籽纤兼用型品种的育种目标是收获纤维和籽实；纤药兼用型品种的育种目标是收获花叶和纤维，因此类品种的花叶中大麻二酚（cannabidiol，CBD）含量较高，该成分可用于癫痫、精神病等疾病的治疗［11，31]。

目前，中国通过登记认定的工业大麻品种有29个（见表1）。由于适宜种植地区不同，其生育期在80～210 d之间。其中，16个是纤用型品种，8个是籽纤兼用型品种，2个是纤药兼用型品种，3个是籽用型品种，可见，26个品种与韧皮纤维有关，这与工业大麻产业链发展情况密不可分。工业大麻作为纤维作物，其纤维具有吸湿透气、抑菌、防紫外线等优点［32-34]，使得提高出麻率成为工业大麻的主要育种目标。许多国外企业将工业大麻纤维应用于新型建筑材料、高档用纸、汽车内饰材料加工等方面，而国内则主要应用在纺织方面。随着大麻籽保健品［35]和药用成分大麻二酚功能的突显［36-37]，提高籽实产量和大麻二酚含量逐渐成为近期主要育种目标。随着国家不断推进农业绿色可持续发展战略，以往许多农业问题逐渐暴露出来，如虫害防治（见图1）等。工业大麻适应性较广，抗旱性强，种植成本低，生长快，具有净化和改良土壤和农田生态环境的功效，如能修复重金属、石油污染土地等［38-39]，是理想的功能型植物，加之其籽、秆、花、叶综合生物量大、原料应用范围广。因此，培育抗病虫型、盐碱耐受型、重金属耐受型等高抗品种，并应用于生态产业发展是未来的发展方向［40]。正确把握品种抗性，根据病虫发病差异和土壤气候环境特点开展抗性育种即将成为工业大麻育种的重要内容。

图1 工业大麻叶蜂危害情况Fig.1 Harm condition of hemp sawfly in industrial hemp

表1 国内工业大麻品种信息Table 1 The information of industrial hemp varieties in China

4 问题和展望

目前，云南省工业大麻产业重点在CBD提取及医药、化妆品等后端产品的加工和开发领域，山西省等西北地区工业大麻产业重点在籽粒加工方面，黑龙江省等东北地区工业大麻产业重点在农业种植和纺织应用方面。可见工业大麻产业发展具有较强的地域性差异，同时每个地区的应用范围较狭窄，产业链条后端发展薄弱，因此加大工业大麻纤维、籽、花、叶、芯等的综合开发力度，深度开发精深加工产品应用于食品保健、医药、新型材料、造纸等领域，将对延长产业链、提升价值链具有显著效果［41]。为此，育种工作者们需要培育出多类型、高商品性的工业大麻新品种，推动工业大麻产业发展。

4.1 籽实高产型工业大麻

传统良种繁育田为垄作、稀植模式，虽然种子产量较高，但机械化程度低，不宜大面积推广。为此，培育高籽实产量型工业大麻品种，不仅应注重高品质，还应具备紧凑的株形、理想的穗长、种子不易脱落等特征，以便于提高机械化程度并配以相应的栽培模式。

4.2 高含量型药用工业大麻品种

英国制药公司GW Pharma利用CBD开发出副作用更少的植物源抗癫痫药物Epidiolex和治疗多发性硬化症的大麻处方药Sativex，均取得很好的疗效。随着CBD相关药品的开发及医用大麻行业的发展，工业大麻的药用价值也逐年上升［42]。但国外有些药用型工业大麻的CBD含量受环境影响较大，不宜进行大面积室外种植，故需按照品种的特性，开展多年的区域试验和生产试验，培育出CBD含量稳定的品种，同时也应注重相应配套栽培条件的研究。另外，一些其他的化合物如具有消炎效果的大麻酚（CBN）、具有良好抗菌效果的大麻萜酚（CBG）等活性成分也具备较好的药用价值，但目前并没有相关的药用型工业大麻品种的报道。为此，应当针对性的培育药用成分含量稳定的品种，为新药开发提供原料来源。

4.3 纤维产量型工业大麻

针对目前的市场需求和农户种植情况，纤维产量和纤维品质仍然是评价品种好坏的主要标准。国外纤维型品种引种至国内，出麻率普遍较高，但纤维品质较差，如乌克兰工业大麻品种Золотоношские-15引种至黑龙江后，虽然出麻率在30%以上，但纤维粗硬、可纺性较差，因此可以考虑利用杂交育种的方法，在兼顾出麻率的基础上，改良品种的可纺性，培育出麻率达26%以上、纤维柔软、可纺性较好、抗逆性较高的工业大麻新品种，同时兼顾其原茎产量，这样才能带动农户种植的积极性，更有利于推动行业的发展。

2010年1月1日，云南省颁布施行了《云南省工业大麻种植加工许可规定》；2017年5月1日，黑龙江省颁布实施的《黑龙江省禁毒条例》对工业大麻的培育、种植、加工管理等方面做了明确要求，并放宽种植地域范围。以上两省成为目前国内法律规定允许并通过监管可以种植和加工工业大麻的省份。根据《中国农业统计年鉴》和联合国粮农组织的统计数字表明，目前中国已是工业大麻种植面积最大的国家，种植面积占全世界的一半左右，已成为国际上最大的工业大麻原料供应基地，今后对品种的丰富性、品质和数量要求会越来越高。因此，未来在工业大麻新品种培育方面，应将传统的育种方法与现代分子生物学等技术相结合，实现定向育种［43]，并辅助一些新技术，加速育种进程，为工业大麻产业发展提供更优质种质。