编辑推荐：
为探究远红光（FR）在缩短光周期下对药用大麻的影响，研究人员以不同品种为材料，分析 FR 处理对株高、生物量、 cannabinoid 含量及能源消耗的作用。发现 FR 可提升高 THC 品种的 THC 浓度，10L_2D 处理使 Northern Lights 总 cannabinoid 产量增 70%，且节能 5.5%。
在全球药用植物栽培领域，大麻（Cannabis sativa）因其含有的四氢大麻酚（THC
9）、大麻二酚（CBD）等活性成分备受关注。当前，室内种植虽能精准调控环境，但面临光周期固定（如行业标准 12 小时光照）导致的高能耗问题，且缩短光周期常伴随产量下降。如何在减少光照时长的同时维持或提升产量与品质，成为制约产业可持续发展的关键瓶颈。
为突破这一难题，澳大利亚新南威尔士州初级产业与区域发展部（New South Wales Department of Primary Industries and Regional Development）和南十字大学（Southern Cross University）的研究团队开展了一项开创性研究。他们以 “Cannatonic”（高 CBDA 品种）、“Hindu Kush” 和 “Northern Lights”（高 THCA 品种）为材料，探究远红光（FR，700-800 nm）在缩短光周期至 10 小时（10L）条件下对大麻生长、 cannabinoid 合成及能源消耗的影响。研究成果发表于《Scientific Reports》，为药用大麻的绿色高效栽培提供了新方向。
研究采用室内可控环境培养系统，设置 6 种处理：10L（对照）、10L_2（光期最后 2 小时补充 FR）、10L_2D（暗期起始 2 小时补充 FR）、10L_2_2D（光期 + 暗期共 4 小时 FR）、12L（标准对照）、12L_2_2D（12L 光期 + 暗期补充 4 小时 FR）。通过测量株高、生物量、 cannabinoid 浓度及产量，并计算能耗与碳排放，系统分析 FR 的作用机制。
株高与生物量响应
FR 处理显著影响植株形态。所有 FR 处理组株高均高于无 FR 的 10L 组，其中 10L_2_2D 和 12L_2_2D 处理因延长低红光 / 远红光（R:FR）比值暴露时间，株高增幅最大。生物量方面，12L_2_2D 处理使 “Cannatonic” 和 “Hindu Kush” 全株鲜重增加，但 “Northern Lights” 无显著变化。值得注意的是，12L_2_2D 处理导致花生物量下降，而营养器官（叶、茎）生物量上升，表明 FR 可能通过调控生物量分配抑制开花。
cannabinoid 合成的基因型差异
FR 对 cannabinoid 合成的影响因品种而异。在高 THC 品种中，“Hindu Kush” 的 THC 浓度在 10L_2_2D 和 12L 处理下显著升高，而 “Northern Lights” 在 10L_2D 处理下 THC 浓度提升 25%，总 cannabinoid 产量较 12L 对照增加 70%（0.43 vs. 0.25 g?plant-1）。高 CBD 品种 “Cannatonic” 中，FR 处理抑制 CBDA 积累，但提高 CBD 和 CBDV 浓度。这表明 FR 可通过调节代谢通路促进特定 cannabinoid 合成，且作用具有基因型依赖性。
能源消耗与可持续性
能耗分析显示，10L_2D 处理较 12L 对照节省 5.5% 电力消耗，对应碳排放减少约 91 kg?CO2e·kg-1。以澳大利亚室内种植模式估算，每千克干花可节约 115 kWh 电力和 39 美元成本，凸显 FR 技术在降低环境足迹和经济成本中的潜力。
机制解析与产业启示
研究揭示 FR 的双重作用：一方面通过模拟遮阴环境激活光敏色素（Phytochrome）信号通路，诱导茎伸长等避阴反应；另一方面与短波光协同增强光合作用效率（Emerson 效应），通过平衡光系统 I（PSI）和光系统 II（PSII）的激发状态，提升电子传递速率。然而，过长 FR 暴露（如 4 小时）可能因过度激活避阴反应延迟开花，导致花生物量下降，提示生产中需优化 FR 时长与光周期匹配。
这项研究首次系统证明，在药用大麻中合理利用远红光可突破光周期限制，实现 “短光周期、高产量、低能耗” 的三重目标。其科学意义不仅在于揭示 FR 调控 cannabinoid 合成的生理与分子机制，更通过基因型筛选与技术优化，为产业提供了可落地的节能方案。未来，结合 LED 光谱精准调控与垂直农业系统，远红光技术有望推动药用大麻栽培向智能化、可持续化转型，同时为其他喜光作物的光环境优化提供理论借鉴。
