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黑龙江省工业大麻育种现状及展望 _ 附:黑龙江发布工业用大麻品种试验通知

中国作为未来全球最大的CBD应用市场,政策逐渐松动,上百家上市企业纷纷公告布局工业大麻领域。随着工业大麻国内外市场的迅速崛起,第二波工业大麻产业话浪潮即将来临。

大麻( Cannabis sativa L.)属木兰纲、荨麻目、 大麻科、大麻属,是人类最早种植的作物之一,又 名汉麻、火麻、线麻、魁麻等,通常为雌雄异株, 偶尔有雌雄同株。作为中国传统的经济作物,有着 悠久的栽培利用历史,应用于纺织、造纸、建材、 食品及医药等多个方面。工业大麻与大麻之间 的区别较大, 大麻里面含有大量精神活性成分四氢 大麻酚(THC) ,能够起到致幻作用,大麻的 THC 含量在 5%~20%,更高的可以达到 25%~30%,而 工业大麻其致幻成分 THC 含量<0.3% ,是无毒品 利用价值的一个品种类型 。 工业大麻花、叶、根、子粒、韧皮纤维及秆 芯纤维均有较好的开发利用价值。目前已开发出 25 000 多种工业大麻产品,例如工业大麻的花、叶 和根,可以提取其中的药用成分用于制药,也可以 用作土壤肥料,起到杀虫防病及增加土壤有机质的 功效;韧皮纤维可制成高档衣服,秆芯纤维可以用 作造纸和建筑材料;子粒可作为食品和饲料,榨出 的油可以作生物柴油。

因此工业大麻对人们的生活 、农业、工业的发展都具有重要意义。 工业大麻种植简单、适应性好、抗性强,种 植成本较低 ,在中国 20 多个省市均有种植。自 2011 年,黑龙江省的工业大麻产业迅速发展起来, 其产品已远销美国、加拿大、澳大利亚、日本和韩 国等国家,工业大麻纺织业现已成为黑龙江省的支柱型产业。2016 年黑龙江省成立了工业大麻协会,致力推进工业大麻的种植合法化,现已将工业大麻作为农业种植结构调整的作物之一,并有效管控,极大地提高了农民种植工业大麻的积极性。目前黑龙江省主要种植的是纤维工业大麻品种,而发达国家已培育低 THC 含量的药用及子用工业大麻品种。现有的工业大麻品种已远远满足不了工业的发展,因此,要 积极开展工业大麻的新品种选育工作,以满足黑龙江省工业发展的需要。 本文主要阐述了黑龙江省工业大麻的种植状况、品种状况、育种方法及育种中存在的问题、解决方案及未来展望,以期为我国工业大麻的发展及育种提供理论依据。

1 种植状况

工业大麻的适应性较强,对温度要求比较宽, 从热带到寒带均可种植。世界上工业大麻适宜的产 区分布在北纬 45°~55°,黑龙江省恰恰位于这个纬 度带。黑龙江省土壤肥沃,四季分明,气候冷凉, 昼夜温差大,有利于工业大麻纤维的积累和形成及 种子蛋白和油分的积累。黑龙江省于 2017 年5月1日颁布新的《黑龙江省禁毒条例》,将工业用大 麻和毒品大麻区分开,允许工业用大麻的种植、销 售和加工。2018 年为了充分发挥黑龙江省的种植 及加工优势,加快工业大麻产业的多元化发展,已出台《黑龙江省汉麻产业三年专项行动计划(2018- 2020)》。工业大麻产业已被列为黑龙江省新增长领 域的培育对象,对于农业种植结构调整,实现“农头工尾”将发挥重要作用。黑龙江省工业大麻的种植面积 2017 年比 2013 年提高了 2.92 万 hm 2 (图 1)。全省工业大麻种植区域主要分布在安达、孙、吴、讷河、肇州、青冈、克山、兰西等县(市), 黑龙江省工业大麻的种植面积现已超过云南,成为 我国工业大麻的主产区,占全国工业大麻种植面积 的 60% 以上

2 品种状况

黑龙江省工业大麻栽培育种工作始于 20 世纪 60 年代,然而进入20 世纪 90 年代,几乎处于停滞 阶段。世界工业大麻的迅速发展让黑龙江省看到了这个产业的广阔前景,从 2004 年开始,黑龙江省 科学院大庆分院、黑龙江省农业科学院大庆分院、 黑龙江省农业科学院经济作物研究所等科研单位开 始逐渐加大工业大麻育种的相关研究,通过对外技 术交流合作、品种引进及资源收集,丰富了工业大 麻的育种材料,提高了工业大麻的育种技术。现已 收集整理工业大麻种质资源 400 多份,育成 14 个 拥有独立知识产权的工业大麻品种,其中子用工业 大麻 1 个,纤维用工业大麻 11 个,子纤兼用工业 大麻 2 个(表 1),特别是火麻一号和庆大麻 1 号, 现已成为黑龙江省纤维用工业大麻的主栽品种。这 些品种的 THC 含量均低于 0.03%,符合国际低毒 品种的标准,使人们重新肯定了工业大麻的应用价 值和工业用途。黑龙江省科学院大庆分院培育的雌 雄同株工业大麻新品种汉麻 1 号和汉麻 4 号,彻底 改变了雌雄异株品种收获难度大、产量低、品质差 等难题,并且雌雄同株有利于机械化作业,极大地 促进了工业大麻的产业化发展。目前在黑龙江省应 用的工业大麻品种为雌雄异株或雌雄同株品种,纤 维用大麻采用密植、平播的方式,种子用大麻采用 垄作稀植的方式,机械化程度较高,处于全国领先地位。

3 育种方法

3.1 常规育种

常规育种方法是育种过程中经常采用的传统育 种技术方法,通常指自然变异选择育种法及杂交育种法。 选择育种法操作简单、见效快,但只能在自然界出现优良变异时才可以采用。 而杂交育种法是 一种经常采用的最基本的有效育种方法。它是通过有性杂交途径创造杂种群体的变异,经过选择培育出新品种的方法。工业大麻常规育种方法包括系统 选育法、直接选择法、杂交育种法及复合杂交法等。 这些育种方法在大麻育种上取得了突出的成果。大麻通常是雌雄异株,对光照敏感,因此遗传育种难 度较大。从 2011-2018 年,黑龙江省大麻育种工作者采用常规育种方法共选育出了 14 个品种。特别 是黑龙江省科学院大庆分院,在育种技术方面,该院创建了常规育种与 THC 快速检测相结合的育种技术,可以用新鲜或烘干的大麻叶片、茎秆、种子、 种皮、花蕊等部位直接进行 THC 检测,其方法简单、试验结果准确,直接去除 THC 含量高的 单株,攻克了工业大麻 THC 检测难、周期长的育种难题,仅仅 8 年的时间该院育成了 9 个工业大麻 品种,其中纤维型品种 6 个,子纤兼用型 2 个,子用型 1 个。而黑龙江省农业科学院大庆分院,2005 年以辽宁省农家品种清源 108 为母本,乌克兰品种 Днепновская одн.6 为父本进行杂交,经过 10 年的努力,育成雌雄异株纤维型工业大麻品种,命名为庆大麻 1 号,该品种主要优点是高纤、优质、抗病和 抗倒伏性强、较耐盐碱、适应性较广,适合在黑龙 江省种植 [8]

3.2 诱变育种

诱变育种是指用化学、物理因素诱导作物的 遗传特性发生变异,再从变异群体中选择符合育种要求的单株,从而培育成新的品种或种质的育种方法。 它是继杂交育种和选择育种之后发展起来的现 代育种技术。诱变育种在大麻上应用甚少,目前黑 龙江省只有黑龙江省科学院大庆分院做过相关研 究。化学诱变以火麻一号、金刀 15 和格里昂为试 验材料,采用 EMS 进行处理,结果表明随着 EMS 浓度的增大和处理时间的加长,对大麻种子萌发抑 制效应增强;大麻种子的发芽率、发芽势、活力指 数、发芽指数、胚根长及胚轴长均随着 EMS 浓度 的增大和处理时间的延长呈下降的变化趋势,其中 格里昂对 EMS 的敏感性明显高于另外 2 个品种

3.3 分子育种

分子育种就是把基因型和表现型选择结合起 来的一种遗传改良理论及方法体系,可实现基因的 有效聚合和直接选择,提高了育种效率,缩短了育 种年限 ,在提高作物产量、改善作物品质、增 强作物抗性等方面具有潜力,已成为现代作物育种的主要手段 通常包括遗传修饰育种(转基 因育种)和分子标记辅助育种。黑龙江省工业大麻的分子育种起步相对较晚,转基因育种尚未见报 道,而分子标记辅助育种只进行了初步研究。黑龙江省农业科学院经济作物研究所利用 RAPD 技 术对大麻的遗传多样性进行了研究,结果表明大麻遗传性分布在总体上表现出一定的地域性,又 有一定的混杂性,同时讨论了他们之间的亲缘关系、进化地位和分类等问题,这为大麻品种的辨 别与引进、种质资源保护、杂交育种等提供了理论依据

4 存在的问题及解决对策

4.1 种质资源缺乏和创新力度不够

黑龙江省工业大麻的产业才刚刚兴起,育种工 作起步相对较晚,大麻种质资源主要是雌雄异株, 雌雄同株资源缺乏,所以要通过开展广泛的国际交 流合作,从国外引进高纤、优质、低毒的雌雄同株 材料,丰富黑龙江省大麻资源。到目前为止,大麻 种质资源收集引进整理工作已颇具成效,但是种质 创新研究力度不够。现在的工作大部分处于种质的 收集、鉴定阶段,不能满足社会对大麻新种质的需 求。育成的品种大多数以当地的品种或品系为亲 本,导致新品种类型单一,主要以纤维型为主,并 且其遗传基础较狭窄,缺乏特色及突破性的大麻品 种。为了使大麻育种上一新台阶,必须加强大麻种 质的创新,特别应重视外源基因的导入,拓宽遗传 基础。所以,黑龙江省大麻育种工作要在广泛引进 国内外种质资源的基础上,将常规育种与分子育种 技术相结合,加强新种质的开发,注重创制高产、 优质、抗病和抗逆等多种类型的亲本材料,才能育 成具有黑龙江省特色的独创性工业大麻新品种。

4.2 育种方法单一

黑龙江省工业大麻的育种方法主要以常规育种 方法为主,育种周期相对较长,虽然已经采用南繁 或温室加代种植,缩短了育种年限,但是育出一个 新品种至少需要 5 年以上的时间,显然跟不上生产 的需要。另一方面,随着市场经济的快速发展和人 民生活水平的不断提高,对麻纤维品质的要求也越 来越高,因此只采用常规育种技术已远远不能满足 社会经济发展的需要。黑龙江省应用现代分子生物 技术进行大麻育种的研究甚少,今后黑龙江省大麻 育种科研工作者要紧跟时代步伐,充分了解大麻的 基因组学及表型组学,要在构建大麻遗传图谱、基 因功能、基因定位等方面下工夫,从分子水平上了 解工业大麻遗传作用机理,为进一步提高工业大麻 育种奠定理论基础。并在常规育种的基础上结合转 基因育种、分子标记育种和分子设计育种,使大 麻育种技术逐渐成熟,从而为大麻的遗传改良奠定 基础。

4.3 品种单一,缺乏优质专用型和抗性工业大麻品种

黑龙江省工业大麻的种植面积逐年增加,至 2017 年面积已达 3.05 万 hm 2 ,均是以纤维型大麻品 种为主。为适应市场的多元化需求,必须拓展大麻 的育种途径,培育特定用途的工业大麻品种,如子 用型和药用型工业大麻品种。近年来随着极端气候 和不正常天气条件的频繁发生,使大麻生育期内病 害、虫害、水害等加重,导致大麻减产,纤维品质 差,因此要培育抗病、抗倒、抗旱、抗涝、适应性 强的工业大麻品种。2004-2018 年黑龙江省大麻育 种主要以高产、优质纤维型品种为主,严重缺乏药 用型、子用型及抗逆品种,在此背景下,抗逆和专 用型育种自然就成为黑龙江省工业大麻育种工作的 重点。

5 展望

随着国家的重视,黑龙江省工业大麻产业进入 了一个新的发展阶段,将成为国内甚至是全世界最 大的工业大麻产业生产基地,力争使工业大麻麻皮、 子粒、叶花及秆芯等深加工能力达到国际先进水 平。此外还要加大宣传力度,提高黑龙江省工业大 麻的知名度,创建自己的品牌。积极引进国内外优 异工业大麻种质资源,提高黑龙江省工业大麻品种 的繁育能力,加大黑龙江省优质工业大麻品种示范种植和普及推广工作力度,争取在 2018-2020 年培 育出优良的药用型和高油、高蛋白子用型工业大麻新品种。

张晓艳,孙宇峰,曹焜,姜颖,韩承伟,赵越,韩喜财,王晓楠. 黑龙江省工业大麻育种现状及展望[J]. 作物杂志, 2019 (3): 15–19

Zhang Xiaoyan,Sun Yufeng,Cao Kun,Jiang Ying,Hang Chengwei,Zhao Yue,Han Xicai,Wang Xiaonan. Status and Prospect of Industrial Hemp Breeding in Heilongjiang Province[J]. Crops, 2019(3): 15–19

附:

关于申报2020年黑龙江省工业用大麻品种试验的通知发布I have a minimalist title

一、试验类别

工业用大麻品种试验类型分为纤维用大麻、籽用大麻及籽纤维兼用大麻。

二、申请材料报送

每个品种填写 1份“2020年黑龙江省工业用大麻品种试验申请表”,用A4纸打印,负责人签字单位盖章后,于2020年3月15日前邮寄到黑龙江省种业技术服务中心品种审定科。同时将该表电子版(Excel文件,非扫描件)以电子邮件形式,于2020年2月20日前发送至13674685718@163.com。超过申请时限的,将不予受理。

三、试验方案下载

请各参试单位于 2020年3月下旬登陆黑龙江种业信息网(http://hljseed.hljagri.org.cn/品种审定)下载《2020年黑龙江省工业用大麻品种试验方案》,核对试验品种的名称和试验类型,并按《试验方案》要求的时间将试验种子送交或邮寄到指定地点,如有异议请及时联系。

四、联系方式

武琦: 0451-86030773,邮箱:13674685718@163.com

地址:哈尔滨市南岗区文昌街 99号,邮编:150008。



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