工业大麻育种简介

2020-12-10张晓艳王晓楠

新农民 2020年19期

赵越，张晓艳，王晓楠，姜颖

（黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江大庆 163319）

大麻（Cannabis sativa L.）是世界上最古老的作物之一，在我国有数千年的栽培历史，为一年生草本植株。工业大麻是指四氢大麻酚（THC）含量低于0.3 %的大麻，其茎秆、花叶、籽粒等都具有良好的经济利用价值，开发出的产品涉及纺织、造纸、军需、建材、生物能源、食品保健、医药、饲料等多个产业。工业大麻品种按生育期长短可分为早熟、中熟和晚熟型品种；按性别类型可分为雌雄异株和雌雄同株品种；按收获主产品类型可分为籽用型、纤用型、籽纤兼用型、药用和纤药兼用型品种。品种选育应与其不同的分类特性及加工产业紧密联系，并结合育种目标和方法，选育出适宜的工业大麻新品种。

1 工业大麻育种目标

低毒、高产、优质、抗性强是大麻品种选育的主要目标。云南省和黑龙江省是目前国内法律允许种植大麻的地区，这两个产区的环境条件差异很大，品种有明显的地区偏好性，因此新品种选育首先要根据当地的环境条件和实际需要确定育种目标。低毒是大麻育种的首要目标，THC含量低于0.3 %且基本保持稳定才可以推广及大规模种植加工，THC含量受遗传基因的调控应通过合适的育种手段降低THC含量。高产、优质、抗性强是所有作物共同追求的育种目标，是增加种植农户收入、降低企业原料成本和提高经济效益的有效途径。工业大麻产量指标包括原茎、纤维、种子和花叶产量，品质指标包括纤维的强度、断裂度、柔韧性、籽粒的脂肪和蛋白质含量，抗性指标包括抗病性、抗倒伏性、抗涝性和抗旱性。工业大麻雌雄同株品种可以解决雌雄异株的雌雄株成熟期不一致的难题，因此，选育雌雄同株品种也是大麻育种目标之一。针对目前大麻品种和种源混杂的问题，单性别育种已在大麻上开展，长出的植株均为单性别，该类型的品种不会产生后代，为大麻良种的可控性、安全性及禁毒部门对种源的监管提供了保障。根据市场需求选育专用型品种是大麻育种趋势，包括纤维产量高和纤维品质好的纤维型品种，籽粒产量高、含油率高和蛋白质含量高的食用型品种，花叶产量高和大麻二酚（CBD）等酚类化学成分含量高的药用型品种。

2 工业大麻育种方法

工业大麻育种方法包括杂交育种法、系统选育法、诱变育种和分子育种等。杂交育种法是将两个或多个品种的优良性状通过杂交使基因重新组合，形成新的基因类型，再经过选择获得新品种的方法。高纤型雌雄同株品种“汉麻1号”，早熟籽纤兼用型品种“云麻3号”和“庆大麻1号”等都是通过杂交选育出的新品种。系统选育法是通过自然变异选择优良单株育成作物新品种的方法。纤用型雌雄异株品种“火麻一号”和雌雄同株品种“龙麻 2 号”就是通过这种方式选育出的。引种是将其他地区的品种在目标地进行驯化，使其适应当地的环境条件，是一种较为高效的新品种培育方法，作物品种对地区生态环境的生态适应能力有所不同，引种的成功与否决定于其是否能适应当地的自然环境、耕作制度、土壤情况、栽培条件等。乌克兰籽纤兼用型雌雄同株品种“глесия”在黑龙江省进行驯化获得品种“格列西亚”。诱变育种是指通过化学或物理手段诱发变异，从变异群体中选择符合要求的单株培育成新品种的方法。利用化学诱变剂EMS和物理射线Co60-γ诱变大麻品种，获得雌雄同株及优异工业大麻新品系。分子标记辅助育种作为一种遗传改良方法，结合基因型和表现型实现基因的选择，育种效率增强，年限缩短，可以很直接的提高作物产量、品质及增加抗逆性，该方法已作为育种主要手段被育种家广泛应用。常用的育种方法有RAPD、ISSR和AFLP分子标记等。RAPD在早期多被利用以分析大麻在不同生长地区所具有的遗传背景，可以作为鉴别大麻雌雄株的特异性和为筛选大麻品种的来源地提供依据，研究人员利用RAPD标记在大麻中发现了一条雄性相关基因。ISSR可用来分析大麻品种间的亲缘关系，以及大麻THC和CBD含量的检测方面提供分子依据。有研究利用该技术来分析大麻样品中无法用HLPC技术测定的THC和CBD含量。AFLP也被用来区分纤维大麻、籽纤兼用大麻与药用大麻及毒品大麻，获得大麻品种来源地的同时也分析了品种的共同特异序列，可以发现栽培的大麻品种中有无非法种植的大麻品种。研究利用该技术分析了纤维大麻与毒品大麻的遗传差异性。研究人员也利用SNP分析了工业大麻与药用大麻之间的遗传差异性。另外，其他的分子标记也在工业大麻中被利用，有研究发现一段特异性扩增的DNA条带，可以用微量的样品区分工业大麻与其他的物种。研究人员利用EST-SSR标记分析了工业大麻资源的遗传多样性以及指纹图谱的构建。可见，分子标记技术在工业大麻育种及栽培中的重要性。