摘要
大麻（Cannabis sativa L.）是一种雌雄异株的植物，由于其能够产出高价值的CBD而具有越来越重要的经济价值。商业化的CBD生产需要大量的雌性植株，同时要去除雄性植株以防止授粉。这一过程劳动强度大，且由于植株数量减少（最多可减少50%），会降低单位面积的产量。因此，培育纯雌性植株以及实现早期性别判定对于发展以雌性为主的作物至关重要。本研究优化了通过化学方法在基因上为雌性的植株上诱导雄花生长的技术，并利用序列特征扩增区域（SCAR）标记验证了F?代后代的早期性别鉴定方法。研究中对雌性植株使用了不同浓度的硫代硫酸银（STS）、硝酸银（AgNO?）和氯化钴（CoCl2）。STS（250–750?ppm）和AgNO?（250–500?ppm）处理能够诱导出功能性雄花，而CoCl2则会导致植株长出畸形且无法育花的芽。与AgNO?相比，STS处理能使植株更早开花（113天），雄花存在时间更长（可达66天），花粉萌发率也更高（48%–52%），不过这类诱导产生的花粉活力低于基因上为雄性的植株的花粉。由化学诱导产生的雄花花粉成功使雌性植株受精，从而产生了纯雌性种子。热图聚类分析显示，不同化学处理对植株开花表现及雄花诱导效率的影响存在同步性，各项雄性化特征之间也呈现出较强的正相关关系。通过使用针对雄性特异的SCAR标记（MADC2和MADC5）对F?代幼苗进行分子检测，结果显示在STS处理（500–750?ppm）下所有植株均为雌性，而在AgNO?处理（250ppm）下有88%的植株为雌性。我们的研究提出了一种可推广的策略，即将化学雄性化技术与标记辅助筛选相结合，用于生产纯雌性种子，这种方法不仅能降低劳动成本，还能提高CBD作物的整齐度。
通俗版总结
用于制药的大麻种植者需要100%为雌性植株的作物群，这样才能产出富含CBD的高质量花油，用于治疗各种疾病。常规方式生产的种子中会同时包含雄性和雌性植株，用这类种子种植的作物需要人工去除雄性植株，这一工作十分繁琐，还会大幅降低单位面积的油产量。在本研究中，我们发现可以通过外源施加特定的银基化学物质，促使雌性大麻植株开出雄花。雌性植株与同株诱导产生的雄花自交后，就能产生纯雌性种子。此外，我们还证明了可以通过简单的分子标记，在实验室中对幼苗进行检测，快速判断其未来是会长成雄性还是雌性植株。综上，这些方法为高效生产纯雌性种子提供了途径，既能减轻劳动负担，又能培育出整齐且高产的大麻作物。
利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。
数据可用性声明
本研究期间生成或分析的所有数据均收录于本文中。
