雌雄異株工業(yè)大麻雜交育種試驗研究

董曉慧　景玉良　郭麗　姜輝　單大鵬　宋澤

摘要 在雜交育種過程中，雜交試驗方法多種多樣，隨著近年來工業(yè)大麻雜交育種的發(fā)展，育種家常用的試驗方法多為使用雜交棚或套白布罩進行隔離、整株自然或人工授粉。以黑龍江省4個工業(yè)大麻主栽品種龍大麻5號、龍大麻3號、慶大麻1號、龍大麻1號為試驗材料，開展工業(yè)大麻套袋雜交育種試驗。在玉米套袋雜交育種基礎(chǔ)上進行改良，開展雌雄異株工業(yè)大麻套袋雜交育種試驗，人工授粉雜交結(jié)束后測定雜交結(jié)實率，結(jié)果證實該試驗方法行之有效，可用于親本數(shù)量稀少情況下的種質(zhì)資源擴充及選擇。

關(guān)鍵詞 工業(yè)大麻;雜交育種;雜交方法;結(jié)實率

中圖分類號 S563.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2020）11-0032-02

Abstract Hybrid test methods varied in the process of cross breeding. With the development of industrial hemp cross breeding in recent years， the commonly used test method is to use more hybrid breeders shed or set of white cloth cover for isolation， natural or artificial pollination. With four industrial hemps Longdama 5， Longdama 3， Qingdama 1 and Longdama 1 as the test materials， bagged cross breeding test of dioecious industrial hemps was carried out. The experimental method was improved on the basis of maize bagging crossbreeding， and the bagging crossbreeding experiment of dioecious Chinese hemp was carried out. After artificial pollination， the seed setting rate was measured. The experimental results proved that this method was effective and could be used to expand and select germplasm resources in the case of few parents.

Key words Industrial hemp;Cross breeding;Hybrid method;Seedsetting rate

工業(yè)大麻即漢麻，指四氫大麻酚（tetrahydrocan-nabinol，THC）含量低于0.3%的大麻（Cannabis sativa L.）一種，是大麻科（Cannabinaceae）大麻屬（Cannabis）一年生草本植物[1]。漢麻的韌皮部是天然的植物纖維原料，可用于紡線織布、造紙;籽粒可食用和榨油，其葉、桿、根等可入藥，有潤腸、鎮(zhèn)痛、麻醉、催眠等療效[2]。自20世紀(jì)90年代初以來，歐美等發(fā)達(dá)國家加大了工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)開發(fā)力度，已開發(fā)出約3萬種產(chǎn)品，形成了一個巨型的產(chǎn)業(yè)群。進入21世紀(jì)，我國也開始加強工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并應(yīng)運而生了許多開發(fā)利用工業(yè)大麻的科研單位、企業(yè)和集團公司。目前，工業(yè)大麻已成為黑龍江省產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點[3]。

隨著人們認(rèn)知的增加，工業(yè)大麻作為一種普通植物，在野生狀態(tài)馴化過程中逐漸發(fā)展起幾種傳統(tǒng)的選育方法。20世紀(jì)80年代末，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院開展工業(yè)大麻品種的選育及利用研究，己成功選育出4個高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適合低緯度地區(qū)種植的工業(yè)大麻品種，即云麻l號、云麻2號、云麻3號和云麻4號。這些品種的THC含量均低于0.3%，成為國內(nèi)目前僅有的4個可以合法推廣種植的工業(yè)大麻品種，這些品種的誕生為云南乃至中國的工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)[4]。不同大麻素在大麻植株中的含量有各自的特征，THC的含量在幼苗生長期較低，快速生長期最高，現(xiàn)蕾期達(dá)到頂峰[5]。不同大麻品種中的THC含量差別很大，THC含量低于0.3%的品種被列為工業(yè)大麻，能夠進行種植和相關(guān)利用[6]。

在莖桿及種子成熟期THC含量下降，但是工業(yè)大麻是一種雌雄同株、雌雄異株和12種間性植物，因此增加了選育難度。目前，國內(nèi)工業(yè)大麻育種工作中應(yīng)用的育種方法主要包括系統(tǒng)選育和雜交育種2種方法。雜交育種是針對期望的育種目標(biāo)，獲得具有雙親優(yōu)良性狀的新品種的一種最有效的育種方法，已成為改良工業(yè)大麻纖維、籽實產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)的重要手段[7-8]。鑒于此，筆者針對雜交育種手段進行試驗研究，以玉米、水稻在傳統(tǒng)的雜交育種方法基礎(chǔ)上進行改良，尋求一種適用于工業(yè)大麻的傳統(tǒng)雜交育種試驗方法;在前期工業(yè)大麻種質(zhì)資源調(diào)查的基礎(chǔ)上，開展工業(yè)大麻雜交育種試驗，測定其結(jié)實率及表型性狀特征，為工業(yè)大麻新材料、新品種培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雜交試驗在黑龍江省綏化市北林區(qū)進行，以龍大麻5號（代號M1）為母本，龍大麻3號（代號FB1）、龍大麻1號（代號FB2）和慶大麻1號（代號FB3）為父本。

1.2 試驗方法

1.2.1 母本套袋。為便于試驗操作及時打頂，在母本M1（雌雄異株品種）的品種中選擇長勢良好的9個樣株。在雌花顯蕾初期（因工業(yè)大麻雌株開花不易判斷，可選擇部分雌花開花后，在分支中隨機選擇發(fā)育良好的雌花花序?qū)⒅^變?yōu)樯罴t色的雌花用鑷子去除），用半透明硫酸紙袋將雌花套入袋中（15 cm×25 cm半透明硫酸紙袋），兩端封口并進行編號、掛牌，每株套袋10個，共3次重復(fù)，套袋3～5 d后觀察柱頭，待柱頭呈倒八字形準(zhǔn)備收粉。

1.2.2 花粉采集。在雄花散粉初期，晴天08：00—11：00采集雄花序，摘取即將散粉雄花，此時黃粉囊呈淡黃色。將其放置于花粉收集器皿中備用。

1.2.3 雜交授粉。待雌花柱頭開張呈倒“八”字形時，在晴天、無風(fēng)08：00—10：00或陰天08：00—11：00進行人工授粉。授粉時打開硫酸紙袋，將結(jié)實部分、柱頭變色部分以及雌花花序頂尖全部去除。將花粉囊剪開均勻淋灑到柱頭上，然后立即封好，并記錄授粉雌花數(shù)。6～10 d后，觀察雌花柱頭是否授粉成功（育種工作中若雌花未授粉或者授粉不充分的，在雌株選擇新的分支套袋以備進行2～3次補充授粉）[7]。

1.3 測定內(nèi)容與方法

授粉14 d后，摘除硫酸紙，摘袋5 d后調(diào)查并統(tǒng)計結(jié)實率，共統(tǒng)計1次。結(jié)實率=（結(jié)實數(shù)/雌花總數(shù)）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 親本特征特性比較

2.1.1 龍大麻5號特征特性。龍大麻5號具有高CBD含量，干花葉中CBD含量為1.12%，高于對照1倍以上，遠(yuǎn)高于藥用品種認(rèn)定含量0.5%，該品種具有高花葉產(chǎn)量，鮮花葉產(chǎn)量為1.72 t/hm2，高于對照11.7%，該品種抗病性強。

2.1.2 龍大麻3號特征特性。龍大麻3號性喜冷涼，株高179.8 cm，苗期生長健壯，生長勢強，葉片墨綠色，花期集中，株型緊湊，工藝成熟期葉片脫落快、莖桿為淡黃色。種子千粒重19.5 g。該品種抗旱、抗病、抗倒伏性強，耐鹽堿較強。

2.1.3 慶大麻1號特征特性。慶大麻1號為纖用型雌雄異株工業(yè)大麻品種。積溫2 350 ℃左右，生育日數(shù)112 d，工藝成熟期95 d。苗期植株生長健壯，葉片淡綠色，后期葉片綠色。株高170.0 cm，無分枝，莖粗0.5 cm左右，莖桿直立。種子宿存萼片（苞葉）包被緊，種皮暗灰色，種子千粒重19.0 g;干莖出麻率23.8%～24.2%，纖維產(chǎn)量1 734～1 987 kg/hm2，纖維品質(zhì)優(yōu)良[9]。

2.1.4 龍大麻1號特征特性。龍大麻1號苗期生長健壯，莖綠色，葉片墨綠色，花序短而集中，株型緊湊，種皮灰黑色，千粒重19.8 g，工藝成熟日數(shù)101 d，生育日數(shù)125 d，屬于中熟品種。纖維強度269 N，株高175.1 cm，能夠用于加工的纖維長度161.8 cm，莖粗5 mm，莖桿直立，有彈性，抗倒伏能力強，較抗鹽堿，耐瘠薄，抗旱、抗病性較強[10]。

2.2 同雜交組合的結(jié)實率比較

雌雄異株工業(yè)大麻雜交組合結(jié)實率的分析結(jié)果見表1。由表1可知，F(xiàn)B1、FB2、FB3組合的父本分別為龍大麻3號、龍大麻1號和慶大麻1號;平均結(jié)實率為89.17%、77.51%、75.79%;總平均結(jié)實率較高，為80.82%。根據(jù)育種目標(biāo)確定親本，該雜交方法同樣可以獲得雜交組合F1代。

3 結(jié)論與討論

該試驗方法雖然可以通過親本之間雜交獲得F1代，但是因為工業(yè)大麻的性別特點，不同性別表現(xiàn)的工業(yè)大麻親本之間雜交后代在性別比例上有多種變化。因此，該方法獲得的F1代更多地可用作育種的中間材料，且因為人工授粉工作量大、產(chǎn)生種子數(shù)量少等問題，在F1代使用過程中育種家要輔助配合使用離體培養(yǎng)、快速繁殖等方法進行F1代擴繁，進而開展進一步育種試驗研究。

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