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【深度】大麻酚的遗传现象

大麻中含有100多种大麻酚类物质,但其中THC、CBD和CBN含量占大麻酚类物质的90%以上。大麻酚酸通过非酶促反应脱除羧基转化成为大麻酚。今天探长就详细讲一下大麻酚的遗传。

大麻中含有100多种大麻酚类物质,主要包括四氢大麻酚(THC)、大麻二酚(CBD)、大麻酚(CBN)、大麻萜酚(CBG)、大麻环萜酚(CBC)、四氢大麻酚酸(THCA)、大麻二酚酸(CBDA)、四氢大麻二酚(THCV)等。

其中,THC、CBD和CBN含量占大麻酚类物质的90%以上。 大麻酚酸通过非酶促反应脱除羧基转化成为大麻酚。 THC和CBD在新鲜大麻植株中都是以酸的形式(即THCA和CBDA)存在。 THCA和CBDA是由同一个前体物质大麻萜酚酸,经过不同氧化还原酶催化而形成的。

大麻的毒性来源于大麻分泌的大麻酚类物质中所含的Δ9-THC。

而大麻毒性的大小以THC在大麻花枝顶端嫩叶、花、苞片的干重来表示。

目前,大多数国家以THC含量为0.3%为界限

工业大麻(THC<0.3%)

中间型大麻(0.3%<THC<1%)

毒品大麻(THC>1%)

大麻酚类物质主要由表皮腺体产生

在植株中的含量随不同器官而发生变化

含量按下列顺序递

坚果

主干

枝杈

老而大的叶子

小嫩叶

苞片

此外,同一品种叶中THC含量,因地域不同而发生差异。生长于温和气温下的大麻CBD含量高,THC含量低,而生长在热带气候下的大麻CBD含量低,THC含量高。

不同性别的大麻,其酚类物质含量也具有明显差异 ,一般而言, 雄株高于雌株 :就THC含量而言,雌株同株大麻中含量最低。CBD和THC还会 随着植株不同的生长发育阶段而变化 ,尤其在 开花期 种子成熟期 间,会出现递增现象,但CBD含量受年份影响小,即同一品种在不同年份中含量比较稳定。

CBD和THC的狭义遗传力较低,均在38%以下。 但通过杂交方式,也可以获得高THC含量或低THC含量的品种。

在20世纪90年代,乌克兰麻研所做出了相关研究,他们筛选了几个工业大麻品系。通过杂交研究,Sytinik和Stelmah认为,THC和CBD的合成是由紧密连锁在一起的独立单基因控制的,而且具有母系遗传特征。 但是,这个结论在2003年被一些研究人员否定了。

de Meijer等研究人员通过 自交方法培育 了两种不同类型的纯系(即CBD纯系和THC纯系),分别对这两个纯系的杂交后代 F 1代 F2代 的所有个体进行了分析,发现 F2代中有3种类型的分离 纯合CBD、杂合CBD和THC、纯合THC个体 ,个体数目比例为 1:2:1 ,并且运用RAPD及SCAR标记对这些个体DNA进行了分析,他们认为THC和CBD分别由位于单一位点(B)上的两个共显性等位基因(BT和BD)控制。

由此推测CBD纯系的基因型为BD/BD,THC纯系的基因型为BT/BT,杂合型CBD-THC植株的基因型为BD/BT。

这两个等位基因编码同一种合成酶的两个同分异构体,它们能特异地将其共同前提大麻萜酚(CBG)分别转化为THCA(THC的前体)和CBDA(CBD的前体)。

结论: 大麻的THC和CBD含量有一种反相关性,即THC含量低的大麻中往往含有较高水平的CBD,反之亦然。

在自然界仍未发现只含有CBD或THC的大麻植株,即使是自交多代的CBD或THC纯系,其CBD或THC含量也只达到了96%~98%。说明该B位点上的等位基因不能完全控制这两种物质的产生。

2005年,de Meijer和Hammond又对许多 工业大麻中大量累积CBG的现象进行了遗传解释 。他们将CBG主导型大麻与THC纯系及CBD纯系大麻分别进行了杂交,并分析其后代分离状况。

结果表明: 在B位点可能存在一种突变状态,称为B0。B0等位基因被认为编码无功能活性酶,但该基因一旦被激活,大麻体内将只积累大麻萜酚及其同系物(CBG和CBGV),而不产生THC的直接前体四氢大麻酚酸(THCA)和CBD的直接前体大麻二酚酸(CBDA)。 (见下图)

关于CBG和大麻萜酚酸同系物(CBGV)的合成,它们被认为是分别由A位点的两个不同等位基因Apr和Ape控制的。当A位点基因突变时,大麻植株内无任何大麻酚类物质合成。

聚酮合酶是催化大麻酚前体戊基二羧基本酸(OA)合成的一个关键酶。Taura等根据查耳酮合酶的保守序列设计引物并克隆了大麻中可能的聚酮合酶基因,其相应的编码基因长度为1170bp,与啤酒花的查耳酮合酶基因有85%的同源性。

大麻的研究与其他作物的研究还具有较大的差距,许多相关基因的结构和控制序列等还未予以查清。 随着大麻遗传转化技术的完善,这些关键基因的利用将有助于创造出具有所需的大麻酚类物质含量的新品种。

编辑:采麻者
本文转载自公众号“汉麻情报局
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