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        工業(yè)大麻新品種中漢麻2、3、4號選育報告

        2022-01-21 02:16:40程超華粟建光譚昕戴志剛陳越唐蜻王衛(wèi)施逢時胡豈瑄劉有貴
        中國麻業(yè)科學(xué) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:雌株花葉大麻

        程超華,粟建光*,譚昕,戴志剛,陳越,唐蜻,王衛(wèi),施逢時,胡豈瑄,劉有貴

        (1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所,湖南 長沙 410205;2.云南素麻生物科技有限公司,云南 昆明 650200)

        大麻(Cannabis sativa L.)是大麻科(Cannabinaceae)大麻屬(Cannabis)的一年生草本植物,起源于中亞、喜馬拉雅山和西伯利亞中部以及高加索和里海南部。中國是大麻的主要生產(chǎn)國和重要的起源地之一。工業(yè)大麻(Industrial hemp)為四氫大麻酚(Tetrahydrocannabinol,THC)含量低于0.3%的大麻品種類型,其經(jīng)濟價值高,廣泛用于紡織、大健康、食品、生物工程材料、造紙等。近年來,以花葉種植提取大麻二酚(Cannabidiol,CBD)等大麻素,已經(jīng)逐漸成為工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新的重要方向[1-3],但推廣種植品種CBD含量偏低一直是制約行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一。2019年,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所種質(zhì)資源研究室選育的CBD含量3.19%的中漢麻1號在云南省通過品種鑒定,成為中國云南等南方地區(qū)首個CBD含量高于3%的藥用工業(yè)大麻專用品種[4]。因此,繼續(xù)培育CBD含量高且THC含量低于0.3%,花葉產(chǎn)量高、抗逆性好、抗病性強、適應(yīng)性強的優(yōu)良工業(yè)大麻新品種,可以豐富中國工業(yè)大麻品種類型,促進(jìn)中國工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)健康良性發(fā)展,提高中國工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的國際核心競爭力。

        1 選育程序

        2014年從國家麻類種質(zhì)資源中期庫鑒定出優(yōu)異大麻資源DMG230和DMG213,將之作為育種親本,與栽培品種進(jìn)行雜交。利用溫室、海南三亞冬繁等條件,進(jìn)行一年多代繁育。其中,DMG213作為親本,具有總大麻素含量較高、生育期較長、分枝較多等特點,與云麻7號和中大麻3號分別雜交后,經(jīng)多代單株混合選擇,分別形成高代品系HMZY0233和HMZY0234;DMG230來源于中低緯度地區(qū),株型緊湊,分枝較多,總大麻素含量較高,與云麻7號雜交后經(jīng)多代混合選擇和多代單株選擇,形成優(yōu)良高代品系HMZY0230。雌化種子的繁育方法參考文獻(xiàn)[5]。

        2018年,三個高代品系在湖南沅江進(jìn)行品種(系)比較試驗,2019~2020年進(jìn)行多年多點區(qū)域試驗,2020年進(jìn)行生產(chǎn)示范,示范結(jié)果表明,該系列品系符合育種目標(biāo),2020年10月10日,在云南昆明通過云南省種子管理站組織專家進(jìn)行品種鑒定,分別被命名為中漢麻2號、中漢麻3號和中漢麻4號。

        選育過程如下表所示,本文涉及的材料均為雌雄異株,性狀考察和株系選擇主要針對雌株進(jìn)行。

        表1 中漢麻2、3、4號的選育流程Table 1 Breeding procedure of Zhong Han Ma No.2,No.3 and No.4

        2 試驗結(jié)果

        2.1 品比試驗結(jié)果

        2018年,在湖南省沅江市中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所試驗基地進(jìn)行品比試驗。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復(fù),試驗小區(qū)面積66 m2(6 m×11 m),采用穴盤育苗的方式育苗移栽,行株距1.1 m×1.2 m,種植密度7500株/hm2,對照品種為云南主栽品種云麻7號(下同)。

        由表2可知,中漢麻2、3、4號的花葉成熟期和全生育期均早于對照。株高分別為2.19、2.13、1.68 m,均低于對照(2.67 m)。中漢麻 2、3、4號的花葉產(chǎn)量分別為 1786.5、1767.0、1627.5 kg/hm2,比對照品種云麻7號分別低183.0、202.5、342.0 kg/hm2。中漢麻2、3、4號的 CBD含量分別為3.27%、3.38%、4.19%,高于對照品種云麻7號(p<0.01,差異水平為極顯著),分別達(dá)到 2.84、2.94、3.64倍。中漢麻2、3、4號的THC含量均低于0.2%,符合國家規(guī)定的THC含量低于0.3%的標(biāo)準(zhǔn)范圍,為低毒品種類型。中漢麻系列3個品種株型偏矮,莖粗和分枝長度適中,分枝節(jié)位低,有效分枝數(shù)多,CBD含量較高,THC含量低于0.3%,符合藥用型工業(yè)大麻優(yōu)良品種的要求。

        表2 中漢麻2、3、4號的生育特性和產(chǎn)量Table 2 Reproductive characteristics and yield of Zhong Han Ma No.2,No.3 and No.4

        2.2 多年多點區(qū)域試驗結(jié)果

        試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計,小區(qū)面積66 m2(60 m×1.1 m),采用穴盤育苗的方式進(jìn)行,行株距(1.1 m×1.2 m),種植密度約7500株/hm2。2019~2020年進(jìn)行了多年多點區(qū)域試驗,其中,2019年在云南昆明東川、普洱思茅和騰沖固安3點進(jìn)行,2020年在云南昆明陽宗、普洱思茅、騰沖滇灘和文山薄竹4點進(jìn)行。

        結(jié)果表明(表3、4),中漢麻2號為中晚熟雌雄異株品種,其雄花周期18 d,比對照品種短23 d。雄株開花時間較集中,有利于田間集中去雄,減少了去雄時間,降低了勞動力成本。花葉產(chǎn)量為1723.5 kg/hm2,CBD含量為3.26%,是對照品種的3.63倍。

        表3 中漢麻2、3、4號的生育特性Table 3 Reproductive characteristics of Zhong Han Ma No.2,No.3 and No.4

        中漢麻3號為全雌型品種,雌株比例達(dá)97.1%?;ㄈ~成熟期156 d,比對照品種短18 d,表現(xiàn)出較明顯早熟。其花葉產(chǎn)量為1693.5 kg/hm2,CBD含量為4.07%,是對照品種的4.52倍。全雌品種比常規(guī)品種減少了去雄成本,且沒有去雄后植株分布不均的問題,提高了土地的利用效率和整體種植效益。

        中漢麻4號為全雌型品種,雌株比例達(dá)96.4%?;ㄈ~成熟期144 d,比對照品種短30 d,表現(xiàn)出明顯早熟。其花葉產(chǎn)量為1627.5 kg/hm2,CBD含量為4.25%,是對照品種的4.72倍。除具有雌株比例高的優(yōu)點外,明顯早熟這一特性使其可適當(dāng)延后播種,待南方雨季來臨時播種,可提高種植效率。

        表4 中漢麻2、3、4號的花葉產(chǎn)量和CBD含量Table 4 Inflorescence and leaf yield and CBD content of Zhong Han Ma No.2,No.3 and No.4

        從表5的多年多點試驗花葉產(chǎn)量和CBD含量方差分析可以看出,中漢麻2號、3號和4號年份組間p-value>0.05,地點組間p-value>0.01,說明該三個品種年份、地點組間差異不顯著,表明參試品種在不同年份和地點種植,花葉產(chǎn)量均較為穩(wěn)定。CBD產(chǎn)量方差分析顯示,中漢麻2號、3號和4號年份組間、地點組間p-value>0.05,說明該3個品種CBD含量年份、地點組間差異不顯著,表明參試品種CBD含量較為穩(wěn)定,受外界環(huán)境影響較小。

        表5 中漢麻2、3、4號的花葉產(chǎn)量和CBD含量方差分析Table 5 ANOVA of Inflorescence and leaf yield and CBD content of No.2,No.3 and No.4

        從表6可知,中漢麻2號、3號和4號花葉產(chǎn)量均值分別為1723.65、1692.90、1626.90 kg/hm2,與對照(1846.05 kg/hm2)相比,中漢麻 3號、中漢麻 4號差異水平為極顯著(p-value<0.001),說明對照品種的花葉產(chǎn)量明顯高于中漢麻3號及中漢麻4號;中漢麻2號、3號和4號的CBD含量均值分別為3.26%、4.07%和4.26%,與對照(0.90%)差異極顯著(p-value<0.001),表明中漢麻2號、中漢麻3號、中漢麻4號的CBD含量顯著高于對照。

        表6 花葉產(chǎn)量和CBD含量差異性比較Table 6 Differences of inflorescence and leaf yield and CBD content of No.2,No.3 and No.4

        從上述分析可知,各品種的花葉產(chǎn)量、CBD和THC含量在不同年份、不同地點雖有所差異,但波動幅度較小,整體保持穩(wěn)定。三個新品種(系)的花葉產(chǎn)量和CBD含量對其單位面積的CBD產(chǎn)出總體評價,其CBD產(chǎn)能均優(yōu)于對照。

        2.3 生產(chǎn)試驗結(jié)果

        2020年在云南昆明梁王山進(jìn)行,中漢麻2、3、4號表現(xiàn)生長整齊一致,綜合經(jīng)濟性狀良好。中漢麻 2、3、4號花葉產(chǎn)量分別為 1804.5、1854.0、1654.5 kg/hm2,比對照品種分別低 258.0、202.5、402.0 kg/hm2;中漢麻 2、3、4號 CBD含量分別為 3.34%、4.15%、4.27%,是對照(1.13%)的 2.96、3.67、3.78倍;中漢麻2、3、4號與對照的THC含量均小于0.3%(表7)。由此數(shù)據(jù)可知,中漢麻2、3、4號是花葉產(chǎn)量較高、CBD含量高、THC達(dá)標(biāo)的優(yōu)良品種,適合在云南地區(qū)推廣種植。

        表7 中漢麻2、3、4號的花葉產(chǎn)量、THC和CBD含量Table 7 Inflorescence and leaf yield and CBD content of Zhong Han Ma No.2,No.3 and No.4

        2019~2020年,委托云南佩林科技有限公司對中漢麻2號、3號和4號進(jìn)行了白絹病抗性鑒定。委托云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水資源和節(jié)水灌溉重點實驗室進(jìn)行了抗旱性鑒定評價。

        鑒定結(jié)果表明,中漢麻2號、3號和4號抗旱指數(shù)多年多點平均為0.97、0.95和0.92,抗旱水平評級均為中,與對照水平基本相當(dāng)。中漢麻2號白絹病平均病株率為3.97%,平均病情指數(shù)為39.73,為中抗品種;中漢麻3號白絹病田間自然發(fā)病率為1.50%,平均病情指數(shù)14.98,為抗病品種;中漢麻4號白絹病平均發(fā)病率為2.37%,平均病情指數(shù)為23.73,為抗病品種;對照品種田間自然發(fā)病率為4.96%,平均病情指數(shù)為49.56,為中抗品種。中漢麻2號、3號和4號在品種對比試驗、多年多點區(qū)域試驗和生產(chǎn)示范試驗期間,未見明顯葉斑病、灰霉病、白粉病、根腐病發(fā)生。

        3 特征特性

        綜上所述,中漢麻2、3、4號品種的THC含量均符合國際及云南省地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)大麻品種類型》(DB53/T295.1-2009)THC<0.3%的規(guī)定,抗旱性和白絹病抗病性中度。各品種的主要特征特性如下:

        中漢麻3號為全雌品系,雌株比例為97.1%,全生育期165~180 d,屬于中熟品種。植株生物學(xué)性狀為平均株高2.32m,莖粗2.3~3.1 cm,莖稈深綠色,雌花序長度20~25 cm,種子寬卵圓形,灰褐色,千粒重18.7 g,節(jié)間長度15.2 cm,葉型狹長鋸齒形。CBD含量4.04%~4.32%,平均含量4.22%,THC平均含量0.19%。

        中漢麻4號為全雌品系,雌株比例為96.4%,全生育期155~165 d,屬于中熟品種。植株生物學(xué)性狀為平均株高168.1 cm,莖粗2.44 cm,莖稈綠色,葉綠色,寬大鋸齒形,葉柄淺紫色,雌花序長度25~35 cm,種子寬卵圓形,灰褐色,千粒重13~18 g,總節(jié)數(shù)20~27節(jié),節(jié)間長度9.7 cm。CBD含量4.01%~4.53%,平均含量4.29%,THC平均含量0.17%。

        中漢麻2號為雌雄異株,雌雄比約為1∶1,全生育期170~180 d,屬于中晚熟品種。該品種莖稈綠色,葉綠色,寬大鋸齒形,葉柄淺紫色,平均株高218.5 cm,莖粗2.52 cm,雌花序長度25~35 cm,種子寬卵圓形,灰褐色,千粒重18~25 g,總節(jié)數(shù)25~35節(jié),節(jié)間長度16 cm。CBD含量3.01%~3.44%,平均含量3.22%,THC平均含量0.18%。

        4 栽培技術(shù)要點

        4.1 選擇地塊

        選擇土壤肥沃、疏松、土層深厚且pH在5.8~6.5的通透性較好的壤土,忌鹽漬土和排水不良的地塊。

        4.2 適時育苗、移栽

        4月中上旬即可進(jìn)行育苗工作,育苗方式選擇穴盤育苗或其他育苗方式進(jìn)行,待苗生長高度達(dá)15 cm,根系成團(tuán)狀時即可移栽。

        4.3 科學(xué)施肥

        在整個生育期施1次底肥,苗高50~60 cm時每穴施尿素15 g;間隔20 d左右進(jìn)行第二次施肥,每穴施尿素30 g;第三次施肥在去雄結(jié)束后進(jìn)行,每穴施用氮磷鉀比例為10∶30∶20的復(fù)合肥20 g。

        4.4 田間管理

        在苗期生長高度達(dá)40 cm左右時間苗,除去過高株或弱株,使每個穴內(nèi)留有2~3株苗,剩余的苗應(yīng)保持相對整齊一致。病蟲草害及時防治,采用打穴蓋膜的方式可有效降低雜草對大麻生長的影響。在雄麻開花前及時砍掉雄麻,砍雄麻時應(yīng)做到及時、干凈、徹底。

        4.5 適時收獲

        中漢麻系列品種常為9月中下旬至10月中上旬收獲。于雄株現(xiàn)蕾期至初花時進(jìn)行雄株花葉收獲,至雌株盛花(蕊)期進(jìn)行雌株收獲,并對花葉及時晾曬,置陰涼、通風(fēng)、干燥處保存。

        4.6 室內(nèi)種植

        中漢麻系列品種可在室內(nèi)或溫室種植,除進(jìn)行常規(guī)栽培管理措施外,還應(yīng)注意種植環(huán)境的通風(fēng)、透氣性。種植過程宜做好去雄工作,在有效隔絕花粉的條件下,CBD和THC含量均可比田間種植提高,同時THC含量在合規(guī)范圍(<0.3%)。

        5 保持品種種性和種子生產(chǎn)的技術(shù)要點

        中漢麻3、4號的保種與常規(guī)雌雄異株工業(yè)大麻品種相同,其全雌種子的生產(chǎn)方法為:種植中漢麻3、4號常規(guī)品種,在現(xiàn)蕾期拔除所有雄株,并對部分雌株進(jìn)行化學(xué)試劑噴施處理,誘導(dǎo)其產(chǎn)生雄花并產(chǎn)生可育花粉,這種花粉與正常雌株授精后得到的種子即為中漢麻3、4號全雌種子,噴施用的化學(xué)試劑配方及處理方法參見文獻(xiàn)[5]。

        6 適宜區(qū)域

        中漢麻系列品種是以高CBD含量為主的藥用型專用品種,該品種適宜在中國云南、湖南等中低緯度地區(qū)種植。

        7 討論

        在THC含量低于0.3%的前提下,CBD含量較高、花葉產(chǎn)量高、抗逆性好、抗病性強、適應(yīng)性強的優(yōu)良工業(yè)大麻新品種,是中國藥用工業(yè)大麻品種的培育方向。將優(yōu)良品種進(jìn)行雌化繁育,可節(jié)約去雄成本,且沒有去雄后植株分布不均的問題,提高了土地的利用效率和整體種植效益。因此,中漢麻2、3、4號的選育及雌化培育,豐富了中國工業(yè)大麻品種類型,對促進(jìn)中國工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)健康良性發(fā)展具有積極意義。

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