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黑龙江省工业大麻种质资源收集保存 鉴定评价与利用

2023-10-26董晓慧单大鹏王翠玲孙德禄

农业技术与装备 2023年7期
关键词:绥化大麻种质

董晓慧,单大鹏,姜 辉,王翠玲,李 贺,孙 宇,孙 浩,孙德禄

(1.黑龙江省农业科学院绥化分院,黑龙江 绥化 152052;2.黑龙江省农业科学院克山分院,黑龙江 齐齐哈尔 161000;3.黑龙江省农业科学院农产品质量安全所,黑龙江 哈尔滨 150000;4.绥化学院,黑龙江 绥化 152052;5.绥化职业技术教育中心黑龙江 绥化 151431)

工业大麻是一年生草本植物,多为雌雄异株异花授粉,少数为雌雄同株。根据其使用方式不同分为纤用、籽用及花叶用3种。工业大麻种质资源是工业大麻遗传改良及新品种选育的物质基础,野生工业大麻种质资源的保护和高效利用,能有效推进工业大麻产业高质量发展。

1 基本概念

1.1 种质资源

在遗传育种学上,种质资源是指存在一定利用价值,并承载了不同物种遗传信息的物质。该概念的来源主要得益于自然界所有生物的自身遗传现象,因此,种质资源对于新物种的培育、亲本品种的保护及杂交育种等工作,都有十分重要的意义。

1.2 工业大麻种质资源

工业大麻种质资源属于农作物种质资源的一种,其范围包含古老培育品种、特色品种、杂交品种、基因改良品种、国外引进种质,改良创制及品系等,以工业大麻种胚、幼苗等育种材料、离体材料、遗传片段信息、基因及基因组信息等为表现形态。工业大麻种质资源不仅是工业大麻新品种选育遗传改良的基础,更是提高工业大麻产业发展的重要基石[1]。

2 工业大麻种质资源收集和保存

我国工业大麻品种、品系和类型超过200 个,分布在云南、贵州、广西、四川、安徽、山东、山西、河南、河北、黑龙江和吉林等地。据统计,我国国家种质资源库所保存的工业大麻种质资源已超400 份,仅黑龙江省接近100 份[2]。现今,黑龙江省的工业大麻种质资源工作以收集与保存为重点,以评价与利用为核心,以创新和挖掘为导向,注重规范技术标准,加快推进研究和审查体系,着重创建沟通协作平台,强化多品种发掘和探索,有计划、有目标地开展工业大麻种质资源保护与利用研究工作。

2.1 种质资源的收集

黑龙江省目前主要采用实地收集的形式,也可因地制宜采用委托或邮寄等方式进行收集。收集时,要注重种质资源的保护。同时,应保证收集种质的量和质均符合标准,且具有一定的代表性。截至目前,国家种质资源库已收集工业大麻种植资源883份,黑龙江省提供130份[3]。

完成收集后,相关人员会根据评价体系进行整理和登记。登记完成后,需将种质的信息进行汇总入库。目前,黑龙江省主要采取标识张贴以及建立详细表等方式进行信息汇总。需详细记录品种特质、采集的时间和地点以及采集数量和采集人等,简要记录采集地的气候和土壤信息,并拍照记录工业大麻的自然环境和周围环境。

2.2 工业大麻种质资源保存

目前,黑龙江省对于工业大麻种质资源的保存方法主要有种子保存及试管苗保存2种。由于工业大麻种子芽率退化严重,在常温状态下每年芽率退化可达25%[4],因此,需根据种子保存期限及贮藏环境建立适宜贮藏的种子库,这造成投资和建设成本攀升。大麻离体种质资源主要依靠试管苗保存,试管苗保存需每隔30~60 d对离体材料进行继代培养,因此,造成管理成本和维护成本的提高。

3 工业大麻的种质资源鉴定与评价

对工业大麻种质资源进行鉴定,不仅是入库的前提也是评价和利用的重要依据。通过多年的研究,黑龙江省主要从植物学性状、经济性状、抗逆性和抗病虫害性上展开。植物学鉴定包括植物形态特征鉴定和生物学特性的鉴定。生物学特性则是植物种质对所生存的生态环境,经自然选择和人工选择、长期适应而形成的各自的生态特点。植物形态特征鉴定包括质量描述和数量描述,生物学特性的鉴定方法分自然环境下的鉴定以及人工环境下的鉴定。抗逆性鉴定主要是指工业大麻在不利于生长发育的恶劣环境,如旱涝、盐碱、高低温等逆境的反应,其中主要包括自然恶劣环境鉴定、人工模拟恶劣环境鉴定和间接鉴定。抗病虫害性鉴定则是对工业大麻对一些常规病虫害的反应。

种质资源评价更多侧重于经济价值,经济价值包括直接、间接价值、开发价和保护价值。由于评价指标复杂多样,且无评价标准,因此在种质资源评价上,黑龙江省还处于起步阶段。。目前,有研究认为除开经济价值外,基于农艺特性、遗传性状和环境因子进行种质评价较为科学和合理,通过将种质资源的农艺特性、遗传性状和环境因子数据进行编入,再通过数学建模进行模块化和标准化,可以确立精准且快速的评价模式。

4 工业大麻种质资源利用

4.1 新品种的筛选和培育

工业大麻作为草本植物,不仅种间差异显著,且同一品种的同一性状也存在一定差异。因此,工业大麻新品种除了具有单产稳定和单产高的特点,还要注重植株体量、病虫害抗性、耐受性等特性选择[5]。新品种育种工作是通过品种杂交、单倍体和多倍体育种、基因重组或突变育种等,来对作物某个或多个性状进行优化。所选择的育种材料的基础属性对育种的结果至关重要,而前期的收集与评价工作对确保育种材料的基础属性则十分关键。目前,针对工业大麻的市场需求以及种植需求,许多基于种质资源库的新品种已步入研究和试验阶段。为扩大工业大麻的种植面积,研究人员进行了大量品种筛选和性质优化试验。针对高寒地区,可以先在当地进行工业大麻的品种收集和鉴定,然后对其植物学性状、经济性状、抗逆性和抗病虫害进行评价,最后得出结论。依据评价结果,判断其是否能在高寒地区种植,并有一定的经济效益。若本地品种不符合要求,则需对品种进行优化或进行新品种的培育,以适合高寒地区的种植。

4.2 工业大麻种质资源遗传多样性研究

工业大麻种质是工业大麻研究及利用的天然基因库,也是工业大麻品种改良的重要物质基础。工业大麻不仅能能用于工业大麻种质资源遗传多样性的研究,也能为种质鉴定提供重要参考,并且为新品种筛选和优化提供基础的遗传信息支持[6]。许多品种的优化是通过对特定基因的敲除来进行性状的提升。对遗传信息的研究,包括基因敲除、基因编辑以及诱发突变等,对工业大麻对环境的适应和经济性都会有存在较大的提升,因此,后续应加大对种质资源遗传多样性的研究和应用。

5 结语

综合上述,当前黑龙江省对于工业大麻种质资源较为重视,但处于刚起步阶段,虽在种质资源的收集保存和鉴定上已初步形成体系,但后续的评价和综合利用还有待提高。

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