一种高产优质工业大麻的培育方法技术

本发明专利技术提供了一种高产优质工业大麻的培育方法，该方法的主要步骤包括：1、花蕾采集与筛选；2、花蕾灭菌与接种；3、花药诱导培养；4、愈伤组织再分化；5、不定芽增殖后生根；6、花粉植株倍性检测，剔除非二倍体植株；7、花粉植株幼苗的移栽；8、杂交育种，收获全雄新品系。本发明专利技术首次建立了工业大麻花药培养的完整体系，并利用此方法产生了超雄株和雌株，将两者进行杂交育种，培育出了全雄新品系，从而显著提升了大麻纤维的产量与品质，为大麻以及大麻纤维的开发利用提供了物质基础。

A Cultivation Method of High Yield and Quality Industrial Hemp

The invention provides a method for cultivating high-yield and high-quality industrial cannabis. The main steps of the method include: 1. collection and screening of flower buds; 2. sterilization and inoculation of flower buds; 3. anther induction culture; 4. callus redifferentiation; 5. rooting after adventitious bud multiplication; 6. pollen ploidy detection, excluding diploid plants; 7. transplantation of pollen plant seedlings; 8. hybrid breeding. New strains of Quanxiong were harvested. The invention establishes a complete system of anther culture for industrial hemp for the first time, and generates super-male and female plants by this method, and crossbreeds them to breed new male lines, thereby significantly improving the yield and quality of hemp fibers, providing a material basis for the development and utilization of hemp and hemp fibers.

【技术实现步骤摘要】
一种高产优质工业大麻的培育方法
本专利技术属于经济作物培育
，具体涉及一种高产优质工业大麻的培育方法。
技术介绍
大麻（学名：CannabissativaL.）为大麻科大麻属一年生草本植物，俗称线麻、汉麻和火麻，在我国属于一种古老的韧皮纤维作物，拥有五、六千年的栽培种植历史，是我国劳动人民最早驯化、栽培、利用的作物之一。大麻的主要有效化学成分为四氢大麻酚（简称THC），其能够作用于人的神经系统，具有强烈的致幻成瘾性。根据THC含量的不同，可将大麻分为药用型（THC＞0.5%）、中间型（0.3%＜THC＜0.5%）和纤维型（THC＜0.3%），其中，纤维型大麻THC含量极低，不具有毒品利用价值，又被称为工业大麻，可以进行规模化种植与工业化利用。我国工业大麻的生产种植主要集中在东北的黑龙江、吉林、辽宁，西北的山西、甘肃和宁夏，西南的云南、贵州和四川，中部的安徽、山东和河南等地区，其种植生产加工总体呈现较好的发展前景。大麻韧皮中纤维素的含量高达67%~75%，大麻纤维就是由大麻的韧皮组织经脱胶加工而成，是人类最早用于织物的天然纤维，在麻类中属于上等的纺织原料，素有“天然纤维之王”的美誉，是制作服装和纺织品的理想材料。大麻纤不仅具备天然的抗菌功能，还具有绿色环保、质地强韧、耐热力强、防辐射的性能，广受世界各国人民的喜爱。大麻的韧皮、全秆和芯秆均可用于制作纸浆造纸，尤其是大麻韧皮纤维长度长、强度高，用它制作的浆粕优于阔叶木和针叶木浆粕，是造纸的优质原料。大麻纤维不但可以用于传统的纺织和造纸工业，还是现代生物质产业最具发展潜力的基础材料，大麻纤维能够替代污染严重、能耗极高的玻璃纤维，制成各种复合建筑材料，如大麻纤维板、绝缘材料和大麻水泥砖等。随着社会的发展和生活水平的提高，工业大麻作为一种独特的绿色生物资源已广泛的用于纺织、造纸、医药、食品、能源、建材、新材料等领域，涉及到衣、食、住、行、用各个方面，具有广阔的发展前景。近年来随着国内外市场对生态麻纺织品需求的日益增长，麻纺织生产规模的不断扩大，对麻纤维原料的需求也出现大幅增长，有些麻纤维原料（如亚麻、苎麻）目前已出现资源短缺的状况。而大麻的适应性强，田间管理简单，种植成本低，因此加速工业大麻的开发和利用，大力发展大麻产业，对我国麻纺织业持续发展具有重要意义。工业大麻优良品种的选育及其纤维的产量和品质一直是制约其产业化发展的症结所在，随着大麻产业的兴起，工业大麻品种培育工作也进入了一个新的发展阶段，例如在工业大麻的主产区云南，就先后有科研工作者培育出了高产、稳产、抗逆性强的工业大麻优良品种。由于大麻是雌雄异株植物，因此人工培育的工业大麻品种也为雌雄异株品种，并且雌株与雄株的比例也接近1：1。但是根据已有研究表明，大麻雄株纤维产量和品质均优于雌株，因此以收获纤维为目的时，宜多留雄株。因此，为了进一步提升大麻纤维产量与品质，我们希望在已有的工业大麻优良种质基础上，培育出子代全部为雄性的工业大麻新品系。大麻的性别是由性染色体决定的，决定方式为XX-XY型，即雌株是同配型（XX），雄株是异配型（XY），根据这一特点，要想培育出的子代全部为雄性，其杂交父本应为超雄株（YY）。如果利用大麻普通雄株培育出超雄株纯系，需要连续自交6代以上，费时费力，而采用大麻雄株进行花药培养，培育二倍体超雄株和雌株，一代就可纯合，可以大大节约选育时间。但到目前为止，国内外未见有关大麻通过花药培养途径获得再生植株的报道。本研发团队经过多年研究，克服了大麻花药培养过程中愈伤组织诱导率低、植株再生困难的问题，探索出了工业大麻花药培养的完整体系，并成功应用于大麻全雄品系培育实践，获得的全雄新品系农艺性状优良、适应性强，大大提高了大麻纤维的产量，具有极大的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种通过花药培养途径获得工业大麻超雄株和雌株，杂交后获得全雄子代，进而达到提升大麻纤维产量与品质目标的工业大麻培育方法。为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种高产优质工业大麻的培育方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1、花蕾采集与筛选田间挑选综合性状优良的工业大麻雄株为材料，在雄株现蕾开花期，在适宜的取材时间采集雄株上的花蕾，用镊子拨出花粉置于载玻片上，用醋酸洋红染色，显微镜下观察小孢子发育时期，筛选出大部分小孢子处于单核靠边期的花蕾；2、花蕾灭菌与接种对上述筛选出的花蕾进行灭菌，首先在75%的酒精中浸泡30s，倒出酒精后再用0.1%HgCl2溶液浸泡并充分振荡8-10min，再用无菌水冲洗3-4次，置于覆有滤纸吸干表面水分；将灭过菌的花蕾用镊子剥开，取出花药（注意避免损伤花药），将花柱和花丝挑取干净，接种到装有诱导培养基的培养瓶中，每瓶接种6-10个花药；3、花药诱导培养将接在诱导培养基上的花药先在温度32℃、黑暗的环境下培养2天，然后用照射剂量为1.0krad的60Co-γ射线辐照处理4min，再放入温度25±2℃、光照周期8-10h光/14-16h暗、光照强度800-1000Lux的环境培养，培养30-35天可形成浅绿色致密的愈伤组织；4、愈伤组织再分化将步骤3形成的愈伤组织转接入分化培养基，在温度26±2℃、光照周期13-15h光/9-11h暗、光照强度1600-2000Lux的环境培养，培养21-28天愈伤组织分化出不定芽；5、不定芽增殖后生根待不定芽长度达到2cm左右时，将其转接到MS培养基附加6-BA0.6mg/L、NAA0.1mg/L、三十烷醇0.05mg/L的增殖培养基上，培养30天左右将丛生的不定芽单株切下接种到1/2MS培养基（不含琼脂）附加氯化氯代胆碱0.5mg/L、IAA0.5mg/L、番茄汁25~35ml/L的生根培养液中进行培养，直到不定芽生长出白色的根系，形成花粉植株幼苗；6、花粉植株倍性检测，剔除非二倍体植株采用根尖染色压片法对生根后的花粉植株幼苗进行倍性检测，筛选出具有20条染色体的二倍体植株，剔除其它的非二倍体植株；7、花粉植株幼苗的移栽将筛选出的花粉植株幼苗转移到温室中炼苗5-8天，然后将幼苗从培养瓶中取出，冲洗掉根部培养基，尽量不要伤根、伤叶，移栽到栽培基质（草炭：珍珠岩：糠壳灰=5:1:3）中，常规栽培管理，此时温室内温度保持在18-28℃，湿度保持在75%-90%，自然光照射；8、杂交育种，收获全雄新品系等到温室栽培的花粉植株生长发育进入花期，分辨出花粉植株中的超雄株和雌株，以生长良好的超雄株为父本，雌株为母本进行杂交育种，收获的种子即为全雄新品系。所述步骤1中适宜的取材时间是指晴天上午7：00-9：00花粉活力较高的时间。所述步骤2和3中诱导培养基的配方为：KNO31600~1900mg/L，NH4NO3790~850mg/L，KH2PO4220~250mg/L，MgSO4·7H2O310~360mg/L，CaCl2420~460mg/L，MnSO4·4H2O18.8~21.4mg/L，ZnSO4·7H2O7.6~8.6mg/L，H3BO34.7~5.5mg/L，KI1.3~1.5mg/L，CuSO4·5H2O0.02~0.03mg/LCoCl2·6H2O0.02~0.03mg/L，Na2MoO4·2H2O0.22~0.28mg/L，FeS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高产优质工业大麻的培育方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1、花蕾采集与筛选田间挑选综合性状优良的工业大麻雄株为材料，在雄株现蕾开花期，在适宜的取材时间采集雄株上的花蕾，用镊子拨出花粉置于载玻片上，用醋酸洋红染色，显微镜下观察小孢子发育时期，筛选出大部分小孢子处于单核靠边期的花蕾；2、花蕾灭菌与接种对上述筛选出的花蕾进行灭菌，首先在75%的酒精中浸泡30s，倒出酒精后再用0.1% HgCl2溶液浸泡并充分振荡8‑10min，再用无菌水冲洗3‑4次，置于覆有滤纸吸干表面水分；将灭过菌的花蕾用镊子剥开，取出花药（注意避免损伤花药），将花柱和花丝挑取干净，接种到装有诱导培养基的培养瓶中，每瓶接种6‑10个花药；3、花药诱导培养将接在诱导培养基上的花药先在温度32℃、黑暗的环境下培养2天，然后用照射剂量为1.0krad的60Co‑γ射线辐照处理4min，再放入温度25±2℃、光照周期8‑10h光/14‑16h暗、光照强度800‑1000Lux的环境培养，培养30‑35天可形成浅绿色致密的愈伤组织；4、愈伤组织再分化将步骤3形成的愈伤组织转接入分化培养基，在温度26±2℃、光照周期13‑15h光/9‑11h暗、光照强度1600‑2000Lux的环境培养，培养21‑28天愈伤组织分化出不定芽；5、不定芽增殖后生根待不定芽长度达到2cm左右时，将其转接到MS培养基附加6‑BA0.6mg/L、NAA0.1mg/L、三十烷醇0.05mg/L的增殖培养基上，培养30天左右将丛生的不定芽单株切下接种到1/2MS培养基（不含琼脂）附加氯化氯代胆碱0.5mg/L、IAA0.5mg/L、番茄汁25~35ml/L的生根培养液中进行培养，直到不定芽生长出白色的根系，形成花粉植株幼苗； 6、花粉植株倍性检测，剔除非二倍体植株采用根尖染色压片法对生根后的花粉植株幼苗进行倍性检测，筛选出具有20条染色体的二倍体植株，剔除其它的非二倍体植株；7、花粉植株幼苗的移栽将筛选出的花粉植株幼苗转移到温室中炼苗5‑8天，然后将幼苗从培养瓶中取出，冲洗掉根部培养基，尽量不要伤根、伤叶，移栽到栽培基质（草炭：珍珠岩：糠壳灰=5:1:3）中，常规栽培管理，此时温室内温度保持在 18‑28℃，湿度保持在75% ‑90%，自然光照射；8、杂交育种，收获全雄新品系等到温室栽培的花粉植株生长发育进入花期，分辨出花粉植株中的超雄株和雌株，以生长良好的超雄株为父本，雌株为母本进行杂交育种，收获的种子即为全雄新品系。...

【技术特征摘要】
1.一种高产优质工业大麻的培育方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1、花蕾采集与筛选田间挑选综合性状优良的工业大麻雄株为材料，在雄株现蕾开花期，在适宜的取材时间采集雄株上的花蕾，用镊子拨出花粉置于载玻片上，用醋酸洋红染色，显微镜下观察小孢子发育时期，筛选出大部分小孢子处于单核靠边期的花蕾；2、花蕾灭菌与接种对上述筛选出的花蕾进行灭菌，首先在75%的酒精中浸泡30s，倒出酒精后再用0.1%HgCl2溶液浸泡并充分振荡8-10min，再用无菌水冲洗3-4次，置于覆有滤纸吸干表面水分；将灭过菌的花蕾用镊子剥开，取出花药（注意避免损伤花药），将花柱和花丝挑取干净，接种到装有诱导培养基的培养瓶中，每瓶接种6-10个花药；3、花药诱导培养将接在诱导培养基上的花药先在温度32℃、黑暗的环境下培养2天，然后用照射剂量为1.0krad的60Co-γ射线辐照处理4min，再放入温度25±2℃、光照周期8-10h光/14-16h暗、光照强度800-1000Lux的环境培养，培养30-35天可形成浅绿色致密的愈伤组织；4、愈伤组织再分化将步骤3形成的愈伤组织转接入分化培养基，在温度26±2℃、光照周期13-15h光/9-11h暗、光照强度1600-2000Lux的环境培养，培养21-28天愈伤组织分化出不定芽；5、不定芽增殖后生根待不定芽长度达到2cm左右时，将其转接到MS培养基附加6-BA0.6mg/L、NAA0.1mg/L、三十烷醇0.05mg/L的增殖培养基上，培养30天左右将丛生的不定芽单株切下接种到1/2MS培养基（不含琼脂）附加氯化氯代胆碱0.5mg/L、IAA0.5mg/L、番茄汁25~35ml/L的生根培养液中进行培养，直到不定芽生长出白色的根系，形成花粉植株幼苗；6、花粉植株倍性检测，剔除非二倍体植株采用根尖染色压片法对生根后的花粉植株幼苗进行倍性检测，筛选出具有20条染色体的二倍体植株，剔除其它的非二倍体植株；7、花粉植株幼苗的移栽将筛选出的花粉植株幼苗转移到温室中炼苗5-8天，然后将幼苗从培养瓶中取出，冲洗掉根部培养基，尽量不要伤根、伤叶，移栽到栽培基质（草炭：珍珠岩：糠壳灰=5:1:3）中，常规栽培管理，此时温室内温度保持在18-28℃，湿度保持在75%-90%，自然光照射；8、杂交育种，收获全雄新品系等到温室栽培的花粉植株生长发育进入花期，分辨出花粉植株中的超雄株和雌株，以生长良好的超雄株为父本，雌株为母本进行杂交育种，收获的种子即为全雄新品系。2.根据权利要求1所述的一种高产优质工业大麻的培育方法，其特征在于，所述步骤1中适宜的取材时间是指晴天上午7：00-9：00花粉活力较高的时间。3.根据权利要求1所述的一种高产优质工业大麻的培育方法，其特征在于，所述步骤2和3中诱导培养基的配方为：KNO31600~1900mg/L，NH4NO3790~850mg/L，KH2PO4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘石，孔文婷，
申请(专利权)人：江苏高航农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32