工業(yè)大麻（漢麻）組織培養(yǎng)的研究進展

姜穎 韓承偉 李秋芝等

摘要大麻是重要的纖維、油料以及糧食作物。近年來，隨著人們回歸自然，更加重視環(huán)保和健康等理念，對工業(yè)大麻的特性有了深入的了解，世界各國對工業(yè)大麻資源的利用與開發(fā)越來越重視。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，目前世界上種植工業(yè)大麻的國家有27個。隨著基因工程的快速發(fā)展，大麻組織培養(yǎng)技術被廣泛的應用到大麻育種工作中，文中主要簡述工業(yè)大麻（漢麻）組織培養(yǎng)技術的研究進展，為培育優(yōu)良的大麻新品種奠定基礎。

關鍵詞工業(yè)大麻（漢麻）（Cannabis sativa L.）；組織培養(yǎng)；研究進展

中圖分類號S563.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）01-00007-02

基金項目黑龍江省科學院青年創(chuàng)新基金資助項目。

作者簡介姜穎（1986- ），女，吉林通化人，研究實習員，從事作物遺傳育種研究，Email：bazhujiangying@126.com。

收稿日期20131205大麻（Cannabis sativa L.）是大麻科（Cannabinaceae）大麻屬（Cannabis）1年生草本植物，分為工業(yè)大麻和毒品大麻，現(xiàn)在國內(nèi)外廣泛應用的大麻為工業(yè)大麻。工業(yè)大麻是指四氫大麻酚含量低于0.3%的大麻，我國將工業(yè)大麻稱為漢麻（hemp）。大麻渾身是寶，主要應用于農(nóng)業(yè)種植、紡織、服裝、造紙、軍需、化工、新型建材、生物能源、食品保健、醫(yī)藥和飼料等方面[1-6]。多年來，大麻育種的研究工作主要集中在如何提高出麻率方面，但由于大麻是雌雄異株的異花作物，同一群體內(nèi)不同個體間表現(xiàn)多樣性，遺傳基礎復雜，優(yōu)良性狀不穩(wěn)定性等給育種工作帶來困難，但可通過對大麻的組織培養(yǎng)技術來穩(wěn)定其優(yōu)良特性，為穩(wěn)定雜種優(yōu)勢、繁殖優(yōu)良單株和品種（系）的提純以及建立無性繁殖系提供新的途徑[7-9]。

植物組織培養(yǎng)（plant tissue culture）是指在無菌和人工控制的環(huán)境條件下，利用人工培養(yǎng)基，對植物的胚胎、器官、組織、細胞、原生質(zhì)體等進行離體培養(yǎng)，使其再生發(fā)育成完整植株的過程。大麻通過組織培養(yǎng)得到無性繁殖的植株已有研究，筆者系統(tǒng)地簡述工業(yè)大麻（漢麻）組織培養(yǎng)的研究進展，現(xiàn)報道如下。

1大麻的基因型研究

組織培養(yǎng)能否成功，基因型的選擇是非常重要的。不同物種和同一物種的不同基因型，其形態(tài)發(fā)生能力往往有巨大差異。但值得注意的是，遺傳上和親緣上越相近的培養(yǎng)材料，其形態(tài)發(fā)生的條件要求也越類似[10]。Feeney M.等應用4個不同的大麻基因型UnikoB、Kompolti、Anka和Felina34進行組織培養(yǎng)和農(nóng)桿菌介導[11]。SlusarkiewiczJaraina A.等以5個大麻品種（Silesia、Fibrimon24、Novosadska、Juso15和Fedrina74為試驗材料進行愈傷組織誘導及植株再生，在所有類型外植體的分化率中，大麻品種Fibrimon24的分化率達到61.92%[12]。

2大麻種子消毒研究

種子消毒劑的選擇以及消毒時間的確定是組織培養(yǎng)有效進行的關鍵。劉以福等將大麻種子用濃度0.1%升汞水浸泡30 min，接種到瓊脂培養(yǎng)基上，萌發(fā)獲得無菌苗[9]。張利國等采用濃度10%次氯酸鈉作為消毒劑，進行3次處理，消毒時間為18、21和24 min，發(fā)芽率在濃度10%次氯酸鈉消毒18 min后達到最高，且沒有造成污染[13]。

3大麻的生理年齡研究

外植體的取材時間也是影響組培成功的關鍵因素，一般情況下，幼苗的生活能力和再生能力都比較好。劉以福等以大麻雜交一代及優(yōu)良品種（系）幼苗的真葉長到1～2對的中上部葉莖作為外植體[9]。尹品訓等在小苗長至5～10 cm高時，取其莖尖進行處理[8]。

4外植體的來源研究

RichezDumanois C.等研究表明，對2種纖維用大麻植株而言，外植體的選擇非常重要[14]。在已報道的大麻組織培養(yǎng)相關文獻中，主要選擇的外植體有：葉子、下胚軸及莖尖等。張利國等選用大麻新品種龍大麻一號的下胚軸進行組織培養(yǎng)[13]。尹品訓等以工業(yè)大麻品種云麻1號的帶節(jié)莖段為外植體進行了離體培養(yǎng)與快速繁殖研究[15]。Loh W.H.T.等以大麻的莖和葉進行愈傷組織的誘導[16]。

5培養(yǎng)基研究

培養(yǎng)基是外植體賴以生長的物質(zhì)基礎，不同組分的培養(yǎng)基和不同比例激素的添加都會產(chǎn)生不同的效果。另外，培養(yǎng)基的pH值對組織培養(yǎng)也有一定的影響，pH值為5.8時，分化誘導率均最大。筆者對國內(nèi)外大麻再生體系的培養(yǎng)基進行了統(tǒng)計，如表1。

另外，麻類作物組織培養(yǎng)在麻類科研工作人員多年的努力下，在快速繁殖、花藥培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、體細胞胚發(fā)生和器官發(fā)生等研究方面取得了較好的進展，在遺傳轉(zhuǎn)化的研究上也取得了一定的成效，可以為大麻組織培養(yǎng)的研究提供一些依據(jù)（表2）。

6小結(jié)及展望

綜上所述，大麻離體培養(yǎng)過程中，無菌苗和外植體的獲得是關鍵，選擇適宜的消毒劑和處理時間，既有良好的除菌效果，大大降低了初始污染率，又獲得了生長狀態(tài)更好的實生苗。由于植物細胞的全能性，植物體的任何部分均能夠誘導成苗，但大量研究資料表明，同一植物的不同器官甚至同一器官的不同部位其誘導與分化能力都大不相同[22]。所以，適宜外植體的確定將影響組織培養(yǎng)的有效進行。培養(yǎng)基是植物組織培養(yǎng)的物質(zhì)基礎，建立一項新的培養(yǎng)體系時，選擇合適的培養(yǎng)基是組織培養(yǎng)成功的前提。培養(yǎng)基統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)：MS培養(yǎng)基是應用最廣泛的培養(yǎng)基。在其他麻類作物的研究中所用基本培養(yǎng)基有的有所不同，這在以后大麻組織培養(yǎng)中可以進行借鑒。植物生長調(diào)節(jié)劑可以調(diào)節(jié)培養(yǎng)物的生長發(fā)育進程、分化方向和器官發(fā)生，具有重要的作用。

目前，轉(zhuǎn)基因技術已成為基因功能驗證的重要方法之一，主要在改善植物品質(zhì)、提高植物抗性以及利用植物作為生物反應器等方面進行了大量的研究，并取得了很好的成就。大麻的轉(zhuǎn)基因技術迄今為止在國內(nèi)外還未獲成功，所以熟知大麻組織培養(yǎng)的研究進展將為今后工業(yè)大麻的研究提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1] 高志強，馬會英.大麻纖維的性能及其應用研究[J].濟南紡織化纖科技，2004（2）：27-29.

[2] 周景輝，楊汝男，張高華.纖維用大麻的開發(fā)利用[J].中國造紙，2001（5）：63-65.

[3] PASILA A.A biological oil adsorption filter[J].Marine Pollution Bulletin，2004，49：1006-1012.

[4] GUZMAN M.Cannabinoids：potential anticancer agents[J].Nature Review Cancer，2003（3）：745-755.

[5] VELASCO G，GALVE-ROPERH I，SANCHEZ C，et al.Hypothesis：cannabinoid therapy for the treatment of gliomas？[J].Neuropharmacology，2004，47：315-323.

[6] 張建春，關華，劉雪強，等.漢麻種植與粗加工技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[7] 關鳳芝.大麻遺傳育種與栽培技術[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，2010.

[8] 尹品訓，楊明，郭鴻彥，等.大麻組織培養(yǎng)中玻璃化苗研究初報[J].云南農(nóng)業(yè)科技，2004（4）：12.

[9] 劉以福.大麻組織培養(yǎng)首次獲得綠苗[J].中國麻作，1984（2）：29，19.

[10] 賈婉琪.亞麻高效再生體系優(yōu)化及抗除草劑bar基因的遺傳轉(zhuǎn)化研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2011：1-4.

[11] FEENEY M，PUNJA Z K.Tissue culture and Agrobacterium-mediated transformation of hemp （Cannabis sativa L.） [J].In Vitro Cellular & Developmental BiologyPlant，2003，39：578-585.

[12] SLUSARKIEWICZ-JARZINA A，PONITKA A，KACZMAREK Z.Influence of cultivar，explant source and plant growth regulator on callus induction and plant regeneration of Cannabis sativa L[J]. Acta Biological Cracoviensla Series Botanica，2005，47：145-151.

[13] 張利國，宋憲友，房郁妍，等.大麻新品種龍大麻一號再生體系初探[J].中國麻業(yè)科學，2012，34（3）：112-114.

[14] RICHEZ DUMANOIS C，BRAUT BOUCHER F，COSSON L，et al.Multiplication vegetative in vitro du chanvre （Cannabis sativa L.）.Application a la conservation des clones selectionnes [croissance，apex，cal，rhizogenese，conditions phytotroniques，cannabidiol，delta 9-tetrahydrocannabinol，CPG][J].Agronomie，1986，6（5）：487-495.

[15] 尹品訓，楊明，郭鴻彥，等.大麻的離體培養(yǎng)與快速繁殖[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2005，18（4）：503-505.

[16] LOH W H T，HARTSEL S C，ROBERTSON L W.Tissue Culture of Cannabis sativa L.and in vitro Biotransformation of Phenolics[J].Journal of Plant Physiology，1983，111：395-400.

[17] 佟金鳳，高南，李凝，等.大麻試管苗生根培養(yǎng)基的優(yōu)化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36（33）：14438-14440.

[18] 張志揚.亞麻組織培養(yǎng)及高效遺傳轉(zhuǎn)化體系的建立[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學，2007.

[19] 秦先超，祁建民，方平平，等.紅麻高效再生體系優(yōu)化及雙價抗蟲基因遺傳轉(zhuǎn)化的初步研究[C]//趙衛(wèi)東.遺傳學進步促進糧食安全與人口健康高峰論壇[J].鄭州：中國遺傳學會，2012：30.

[20] 呂玲玲，易克賢，徐雪榮.H.11648麻高效再生體系的建立[J].中國麻業(yè)，2006，28（2）：79-83.

[21] 易自力，李祥，蔣建雄.苧麻再生體系的建立及抗蟲轉(zhuǎn)基因苧麻的獲得[J].中國麻業(yè)，2006，28（2）：61-66.

[22] BHAGWAT B，LANE W D.In vitro shoot regeneration from leaves of sweet cherry （Prunus avium） ‘Lapins and ‘sweetheart[J].Plant Cell，Tissue an d Organ Culture，2004，78：173-181.

[23] WANG H D，WEI Y F.Survey on the Germplasm Resources of Cannabis sativa L[J].Medicinal Plant，2012，3（7）：11-14

[24] 胡學禮，郭鴻彥，劉旭云，等.云南工業(yè)大麻品種在黑龍江大興安嶺地區(qū)的適應性研究[J].西南農(nóng)業(yè)學報，2012（3）：838-841.安徽農(nóng)業(yè)科學，Journal of Anhui Agri. Sci.2014，42（1）：9-11