兩種生態型大麻雜交F2代主要農藝性狀遺傳變異分析

張 坤，陳 璇，杜光輝，郭鴻彥，郭 蓉，呂 品，郭孟璧，許艷萍，張慶瀅，楊 明

(1.云南大學農學院/資源植物研究院，昆明 650201；2.云南省農業科學院經濟作物研究所，昆明 650205)

【研究意義】大麻(CannabissativaL.)為大麻科大麻屬一年生草本植物，多雌雄異株[1]。大麻植物學分類還存在一定爭議，有學者認為大麻至少存在indica和sativa兩個亞種或變種(或生態型)[2-4]，二者形態差異較大，前者普遍株型矮小，節間較短，分枝緊湊，后者則株型高大，節間較長，分枝稀疏。作為一種傳統的經濟作物，大麻各種用途都與農藝性狀有密切關系，但長期以來由于中國工業大麻品種(指花、葉四氫大麻酚含量<0.3%，無毒品利用價值的大麻品種)選育親本多來自國內種質資源，親本來源范圍小，且大多數屬于sativa生態型，使得工業大麻品種同質化較嚴重，遺傳基礎趨同[5]。此外，由于大麻為短日照植物，易受光照、溫度、土壤等環境因素影響[6-7]，導致品種適應范圍有限。因此，育種工作者想通過擴大親本來源，選育出能滿足不同用途和栽培環境的品種。【前人研究進展】株高、莖粗等表型性狀與大麻的生物產量和收獲指數有密切聯系[8]，培育具有優良農藝性狀的新品種是提高大麻產量及品質的有效方法之一。長期的生產實踐表明，纖維用大麻植株以節數少、分枝少、株高和莖粗適中及葉少為優[9]；而以籽用為主時，良好的株型結構能提高光合利用率[10]，進而提高麻籽產量，在一定范圍內，籽粒產量與株高、莖粗、分枝數等農藝性狀存在正相關性[11]；以藥用為主時，因藥用成分(大麻素，Cannabinoid)主要存在于雌株花葉中[12-13]，花葉產量又與分枝數、株高等農藝性狀有密切關系。湯志成等[14]通過對16份大麻種質資源(其中12份為野生種質資源，4份為栽培品種)表型性狀進行遺傳多樣性分析，結果表明中國野生大麻種質資源表型變異大，遺傳多樣性豐富。呂詠梅等[15]對大麻不同時期7個農藝性狀進行了廣義遺傳力分析，結果表明大麻工藝成熟期株高、莖粗、鮮重等農藝性狀廣義遺傳力較快速生長期要大。Petit等[16]利用123份大麻種質材料開展了與纖維品質有關的28個農藝性狀的遺傳變異研究，結果表明株高、莖粗和花期等農藝性狀在不同生態環境下差異顯著。【本研究切入點】農藝性狀對大麻栽培生產和目標產物的獲得有極大影響。目前對大麻不同亞種雜交后代農藝性狀進行遺傳變異及相關性研究鮮有報道，尚沒有對大麻分離群體在不同生態環境下開展農藝性狀遺傳的研究。盡管獲得優良農藝性狀的方法很多，但雜交育種方法仍是最常見且最有效的方法之一。陳璇等[5]認為在工業大麻品種選育過程中，應擴大品種的遺傳背景，盡可能選擇地理分布較遠，目標性狀差異較大的親本，避免品種同質化現象。【擬解決的關鍵問題】本研究選用兩個農藝性狀差異較大且分屬于不同生態型的大麻材料作為親本，通過化學誘導構建F2代全雌性株系群體，將F2代株系群體種植于3個不同生態環境下，對每個生態環境下植株的株高、莖粗、葉長寬比(葉形)等10個農藝性狀進行測定，并對各農藝性狀進行變異分析、相關性分析及遺傳力分析，探究大麻F2代株系群體在不同生態環境種植下各農藝性狀間的關系及遺傳特點，以期為大麻不同用途品種選育及相關性狀的QTL定位提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

2018年7—10月在云南省玉溪市峨山縣化念鎮、昆明市嵩明縣小街鎮和昭通市巧家縣馬樹鎮3個生態環境下開展F2代群體多點種植評價試驗。峨山縣化念鎮種植點經緯度為東經102°19′，北緯24°07′，海拔1120 m，年平均氣溫20 ℃，年平均降雨量828 mm，土質為沙壤土；嵩明縣小街鎮種植點經緯度為東經103°12′，北緯25°30′，海拔1910 m，年平均氣溫14.1 ℃，年平均降雨量996 mm，土質為紅壤土；巧家縣馬樹鎮種植點經緯度為東經103°25′，北緯26°75′，海拔2420 m，年平均溫度8 ℃，年平均降雨量726.4 mm，土質為紅壤土。

1.2 供試材料

本研究所用親本材料為中國第一個工業大麻品種‘云麻1號’(簡稱YM1)和國外引進品種‘DameBlanche’(簡稱Dame)，將2份親本材料種植于昆明市盤龍區進行表型特性觀測統計(表1)。利用化學誘導性別轉換技術(專利號：ZL201410506082.7)開展了兩份材料的自交純合，獲得可用于F2代株系群體構建的兩份相對純合自交2代親本材料。……