基金项目：工业*麻大**种植及育种现状研究
_苏芳芳
基金项目：中国中医科学院科技创新工程项目（CI2021A04105，CI2021A03907）
*麻大** Cannabis sativa L.为*麻大**科*麻大**属植物，又称火麻、汉麻、线麻，原产于中亚，在公元前2000—1000 年逐渐在全球开始种植，现在各国均有野生或栽培 。*麻大**是传统经济作物，在我国种植和使用历史悠久，6 500 年前就开始大量种植，作食品、织渔网等原料；《诗经》中已有记载“沤麻为布” ，《神农本草经》将*麻大**果实即火麻仁做药用 ，2000 年版《中国药典》将火麻仁收录其中；2002 年原卫生部公布的《关于进一步规范保健食品原料管理的通知》将火麻仁作为药食同源物质收录 ，至今山西地区仍有食用火麻仁油的习俗，甘肃地区常将火麻仁炒制作干果食用。近三十年来，各国高度重视*麻大**产品的深度开发，尤其是随着对*麻大**二酚（CBD）结构和功能研究的深入，其在精神、心血管、肿瘤等疾病领域均展现出潜在的药理活性。我国是工业*麻大**的传统种植国家，*麻大**种植面积广泛，品种繁多。本文分析了世界范围的工业*麻大**种植情况和我国工业*麻大**新品种培育特点，以期为工业*麻大**产业化推广种植提供新思路。
1 工业*麻大**与*品毒***麻大**为 2 个亚种
*麻大**有 2 个亚种，C. sativa 用于生产纤维和油，具较高而细长、稀疏分枝的茎和长而中空的节间，是锡金、不丹至我国通常栽培的*麻大**；C. indica (Lamarck) Small et Cronquist，用于生产大量树脂，其植株较小，多分枝而具短而实心的节，是生产“*麻大**烟”*禁品违**的植物 [5] 。国际通用的*麻大**分类方式是欧盟（农业）委员会提出对*麻大**原料干品中四氢*麻大**酚（THC）含量的限定，将*麻大**分为娱乐型*麻大**（THC>0.5%）、中间型（0.3%<THC<0.5%）和工业*麻大**（THC＜0.3%） 。部分国家将工业*麻大**中 THC 含量控制在 0.2%以下 ，澳大利亚将 THC 控制在 0.1% 。云南省公安厅 2002 年制定《云南省工业*麻大**管理暂行规定》，在中国首次提取工业*麻大**概念；2018 年农业农村部颁布的行业标准《工业*麻大**种子第 1 部分：品种》（NY/T3252.1-2018）中对我国工业*麻大**种子做出定义：“工业*麻大**指植株群体花期顶部叶片及花穗干物质中的四氢*麻大**酚含量<0.3%，不能直接作为*品毒**利用的*麻大**作物品种类型”。中国中医科学院陈士林团队在工业*麻大**基础上提出药用*麻大**的定义，即四氢*麻大**酚<0.3%,*麻大**二酚（CBD）含量高（原则上 CBD 含量应＞2.0%）、主要用于 CBD 提取的*麻大**，植株特点是花叶产量大，植株矮小 。本文中工业*麻大**指 THC 含量低于 0.3%的*麻大**品种。
2 *麻大**种植管理政策
根据不同时期*麻大**管理政策的特点，可将其发展可分为 3 个阶段。第一阶段为开放种植阶段，以联合国《一九六一年麻醉品单一公约》（以下简称《六一公约》）为界；第二阶段为限制种植阶段，《六一公约》颁布后到 2019 年世界卫生组织在联合国*醉药麻**物委员会上提出的*麻大**管理系列建议；第三阶段为*麻大**理性应用新阶段。
2.1 *麻大**的开放种植阶段
*麻大**早期作为经济作物广泛种植，主要用于生产纤维或油脂。各国管理政策皆有不同，国际层面尚未形成统一的认知。美国及英国殖民者曾立法规定所有农民必须用一部分耕地种植*麻大**，甚至可用*麻大**抵税；第一次和第二次世界大战期间，世界*麻大**种植到达鼎盛时期。与此同时，由于其花叶含有 THC 有致幻作用，*麻大**也被制成*品毒***麻大**烟在世界范围内流行。我国最早出现*麻大**滥用的地区为*疆新**，18 世纪已经渗透到*疆新**各地，后逐渐在全国泛滥。
2.2 *麻大**限制种植阶段
随着*麻大**作为*品毒**在世界范围的泛滥，联合国通过了《六一公约》，对现行麻醉品用途进行限制，规定对专供工业用途（纤维质及种子）或园艺用途以外的*麻大**植物种植应有政府机关管理。由于*麻大**纤维的优良特性和*麻大**产品的深度开发，各国对*麻大**的管理政策开始出现松动。2013 年，乌拉圭通过*麻大**合法化法案，成为全世界第一个*麻大**种植及交易全面合法化的国家；2018年加拿大也通过*麻大**合法化法案，这也是目前仅有的两个*麻大**全面合法化的国家。同年，韩国批准修改《麻醉品管制法》，允许医疗目的*麻大**出口、制造、运输、买卖或食用，医用*麻大**全面合法化。
我国对*麻大**副作用认识较早，管理相对严格。1945 年时任*疆新**省主席的张治中成立禁毒委员会，并禁止吸食*烟麻**（即*麻大**烟），这是中国历史首次禁止*麻大***品毒** [10] ；1946 年，民国政府颁布《禁烟禁毒治理条例》，*麻大**第一次以法律条文的形式被管制 [11] ；新中国成立后，*麻大**购销由国家统一管控。随着国际上*麻大**研究的深入，我国在继续加大对*麻大**管控的同时，也在积极推进低毒、无毒*麻大**品种的改良。云南省在 2010 年颁布施行的《云南省工业*麻大**种植加工许可规定》中，对工业*麻大**的种植、加工活动采用许可证制度开展，是我国首个将工业*麻大**列入合法化种植的省份；2017 年 5 月黑龙江省颁布实施新版《黑龙江省禁毒条例》第四章中增加对工业*麻大**的管理，对符合规定的*麻大**品种的生产经营实行公安机关备案制度。目前，各国对工业*麻大**逐渐放开管理，如英国可凭许可证进行工业*麻大**种植；欧美国家对医用*麻大**逐渐合法化管理，如法国、德国、荷兰；除乌拉圭和加拿大外，对娱乐*麻大**各国仍持禁止态度 。
2.3 *麻大**理性认知阶段
2019 年 3 月，联合国*醉药麻**物委员会第六十二界会议上，世界卫生组织首次提出“关于*麻大**和*麻大**相关物质的列管建议”，建议“将*麻大**和*麻大**脂从《六一公约》附表中删去”，并建议“被视为纯 CBD 的制剂不应列入国际*品毒**管制公约附表，并为此建议在《1961 年公约》附表一中*麻大**和*麻大**脂条目下增加一条脚注，内容为“成分主要为*麻大**二酚且 δ-9-四氢*麻大**酚含量不超过 0.2%的制剂不受国际管制”。2020 年 12 月 2 日，联合国正式承认药用*麻大**的合法性，除了作为传统纤维用作物和油料作物外，还可作为 CBD 的提取。*麻大**纤维具有天然的抗菌性和优良的透气性 。目前，CBD 在治疗精神疾病、抗肿瘤方面具有极高的药用活性，可用于治疗癫痫、神经病理性疼痛、焦虑症和抑郁症 ；CBD 可在对正常细胞几乎无影响的前提下,通过多种作用机制抑制肿瘤细胞增殖、转移、侵袭,并诱导细胞凋亡,具有抗肿瘤药物的开发潜质 。
此外，*麻大**具有极高的生态价值。一方面*麻大**根系发达，具有极好的水土保持作用；并且*麻大**适应性强，对土壤和种植条件要求不高，生长速度快；*麻大**还具有天然的抗病虫害能力，减少化肥和农药的使用，减轻环境污染，同时可抑制杂草的生长 。另一方面，*麻大**可连作、轮作，与马铃薯、玉米、小麦等农作物轮作不仅可以减少病虫害，还可提高产量 。
3 *麻大**的种植情况
3.1 世界*麻大**种植情况
世界*麻大**种植面积从 1963 年到 1966 年逐年增加，1966 年达最大种植面积 448 万 hm 2 ；1967—1995 年逐年减少，虽然其间有 2 次种植面积反弹的情况（一次是 1972—1974 年，另一次是 1983—1986 年），但种植面积仍大幅度缩减；直到 1995 年，种植面积缩减至最低 430 000 hm 2（https://www.fao.org/）。30 年的时间，种植面积减少至 1996 年 1/10。2019 年，世界纤维用*麻大**种植面积约 373 000 hm 2 ，籽用*麻大**约 106 000 hm 2 。*麻大**种植面积锐减一方面与世界范围的禁毒公约有关。1961 年，联合国在《麻醉品单一公约》中将*麻大**、*片鸦**、古柯及其衍生物（如*啡吗**、*洛因海**和*卡因可**）一同列入违法麻醉品行列，并对医疗用途*麻大**进行限制，但也同时提出“对于专供工业用途（纤维质及种子）或园艺用途的*麻大**植物的种植不适用”，这是首次以公约形式在世界范围进行管制；1988 年，联合国颁布《联合国禁止非法贩运*醉药麻**品和精神药物公约》中补充“对非法种植的含有*醉药麻**品或精神药物成分的植物也应考虑到有历史证明的传统性正当用途以及对环境的保护”。另一方面，化纤和棉花替代*麻大**纤维在纺织领域的应用，大大限制了纤维用*麻大**的种植，成为*麻大**种植面积锐减的重要原因。
图 1 1961 年~2019 年世界*麻大**种植面积
3.2 我国*麻大**种植情况
我国*麻大**种植由来已久，由于我国地域辽阔，南北方地区农业种植环境差异较大，经济发展和社会需求各异，形成了不同的*麻大**生产格局，现形成云南省以花叶用、黑龙江省以纤维用、山西省以籽用为主的局面。一方面与*麻大**生长习性有关，*麻大**在高纬度地区如黑龙江省更适宜纤维等物质的积累；另一方面与各地区的*麻大**使用习惯有关。山西地区有将*麻大**种子榨油食用的习惯，种植品种则以籽用为主；云南省是第一个工业*麻大**合法化的省份，以提取和利用 CBD 为主的工业*麻大**企业在云南省紧密布局。东北三省为*麻大**的主要种植区域，占全国总种植面积的 78%，其中黑龙江省纤维用*麻大**约占全国纤维用*麻大**面积的 60% 。近几十年来，我国*麻大**生产得到迅速发展，种植面积、单产和总产均有突破。统计显示 2019 年全国*麻大**种植面积达 24 400 hm 2 ，比 2018 年增长 31.83%，西北地区种植面积比重增长近 5%；主要面积增长区域为东北地区，比 2018 年增长 21.65%，我国*麻大**产量从1524 kg·hm -2 增长到 5 248.3 kg·hm -2 ，产生了质的飞跃，其中新品种选育的推进和农业技术水平的提高对单产提高有着重要贡献。
图 2 2019 年我国*麻大**种植分布
4 工业*麻大**育种现状
4.1 *麻大**种质资源收集
种质资源是品种培育的基础，Genesys 数据库（https://www.genesys-pgr.org/）为全球公开的植物遗传资源信息网站，收集到*麻大**种质资源共 1523 份，其中俄罗斯瓦维洛夫植物研究所收集 467 份，来自乌克兰、俄罗斯、德国、中国等 10 个国家；乌克兰麻类作物研究所收集 454 份，分别来自乌克兰 、 中 国 、 俄 罗 斯 、 匈 牙 利 等 10 个 国 家。 根 据 中 国 作 物 种 质 资 源 信 息 平 台（https://www.cgris.net/default.asp）的数据显示，*麻大**在云南、辽宁、黑龙江等 17 个省均有分布，其中以云南的资源分布最多，共有 21 份，其次是辽宁和黑龙江，六安*麻大**和清水*麻大**被评为地理标志产品。对*麻大**资源的农艺性状进行广泛鉴定和深入挖掘，为培育优质高产*麻大**新品种提供材料基础。
表1 我国*麻大**种质资源情况
4.2 工业*麻大**新品种特点
多数*麻大**属于雌雄异株植株作物，我国工业*麻大**根据用途分为籽用、纤用、药用和兼用品种，雄株纤维品质好，雌株 CBD 含量高。籽用*麻大**是指用于生产利用种子的工业*麻大**，主要收获目标为籽，要求籽产量高、油脂和蛋白质含量高；纤维用*麻大**是指以获取纤维为目的进行栽培的工业用*麻大**，要求纤维含量高、品质好，纸浆得率高；药用型*麻大**以收获 CBD 为主要目的。自 2001 年以来，我国共审批通过工业*麻大**品种 64 个，尤其是随着云南省和黑龙江省工业*麻大**合法化种植政策的出台，我国对工业*麻大**的审批进度加快，主要培育单位有黑龙江省农业科学院、黑龙江省科学院、云南省农业科学院、中国农业科学院麻类研究所和山西农业科学院所，育有纤用为主的庆*麻大**、汉麻、晋麻、云麻系列，籽用为主的龙*麻大**、汾麻系列和药用为主的中汉麻系列。在现有审批品种中，纤用品种占所有审批品种的 50%左右；药用*麻大**品种 2018 年开始陆续通过审批，目前药用*麻大**品种（含兼用品种）汉麻 7 号、云麻 7 号、云麻 8 号、云杂麻 3 号、龙*麻大** 5 号、中汉麻 1 号~4 号。
图 3 我国审批通过的*麻大**新品种
我国现有的工业*麻大**品种中，纤维用*麻大**产量在 2 000 kg·hm -2 左右，皖*麻大** 2 号纤维产量2446 kg·hm -2 ；籽用*麻大**产量 1200 kg·hm -2 左右，其中云麻 1 号籽产量 1 500~1 800 kg·hm -2 ，与大豆水平接近。籽用*麻大**龙*麻大** 10 号粗脂肪和粗蛋白质量分数分别为 35.14%、28.66%，处于我国籽用*麻大**含量较高水平。云麻 8 号和中汉麻 3 号、中汉麻 4 号为全雌品种，CBD 含量也高于其他品种。我国目前 CBD 含量最高工业*麻大**为中汉麻 4 号，CBD 含量约 4.29%；国外学者培育的 CBD含量最高的 valentine X 可达 25%，且能控制 THC 在 1%以下，另有数十种工业*麻大**品种 CBD 含量在 15%以上 ，我国药用*麻大** CBD 含量与国际水平具有一定差距。
4.3 工业*麻大**品种选育方法
目前我国工业*麻大**品种选育主要采用的方法为杂交育种、系统选育和诱变育种。杂交育种是选取具有优良性状的亲本杂交，筛选优质高产单株进行纯化而选育新品种的方法，该方法在我国开展历史悠久，也是目前育种选用最多的方法。2001 年云南省农科院经作所利用 3 个品种复合杂交法培育出云麻 2 号 。系统选育法是从自然变异中选取优良品种，经过连续弃劣取优获得新品种方法，我国第一个工业*麻大**品种“云麻 1 号”即是通过系统选育而来 。诱变育种是通过物理、化学方法诱导发生遗传特性变异，从而培育新品种，“龙*麻大** 1 号”和“龙*麻大** 5 号”分别是采用射线或化学试剂诱变，获得的*麻大**新品种。
*麻大**属于短日照植物，纬度、年积温、海拔、日照均会影响*麻大**产量。纤维型*麻大**品种在一定纬度范围内可实行“南麻北种”，低纬度的*麻大**品种向北引种后，由于纬度升高，光照时间缩短，年积温降低，对*麻大**生长产生抑制，生育期延长，增加干物质的积累和纤维产量 ，但也可能使籽纤兼用品种引种到高纬度后无法收获种子 。
表2 我国工业*麻大**主要种植品种
5 讨论
5.1 工业*麻大**作为重要经济作物，用途广泛
工业*麻大**不同于*品毒***麻大**，我国的工业*麻大**的种植、加工是在公安部门管理下开展，对易致瘾致幻成分四氢*麻大**酚的含量进行严格控制。而*品毒***麻大**通常为印度*麻大**及其他*麻大**中 THC 含量较高的变种，主要应用部位是花、树脂和嫩叶等部位 。目前我国对工业*麻大**的产业发展多集中在种子或纤维副产品的开发，如火麻仁蛋白、火麻仁油、*麻大**纤维制品等，所用部位中几乎不含四氢*麻大**酚，且*麻大**种子产量高，蛋白营养价值丰富，火麻仁油脂肪酸配比合理，为良好的食用来源；*麻大**纤维产量高，*麻大**布料透气性好，具有极高的经济价值。而药用*麻大**主要利用其 CBD，在精神疾病领域、肿瘤方面具有较高的活性。合理引导*麻大**种植，推进*麻大**产业的发展，加大对*麻大**经济价值的挖掘，能够开发更多潜力。
5.2 引入先进的*麻大**育种方式
目前我国工业*麻大**新品种的主要选育方法为杂交育种、系统选育和诱变育种。*麻大**为雌雄异株异花授粉的作物，天然杂交率高，无论是空间隔离杂交、套袋隔离杂交还是分支套袋隔离杂交，工作量均较大。诱变育种可在短时间内获得大量突变个体，能够快速完成目标特征的筛选，但诱变育种突变也具有很大的不确定性。引入分子育种能够定向得到目标品种。分子育种一方面可通过分子标记构建遗传图谱，还可揭示品种间亲缘关系 ；另一方面，可通过基因编辑技术干扰油脂、纤维类物质合成和积累途径相关基因，调控相关因子的表达，得到目标新品种。
5.3 重视工业*麻大**高附加值应用
*麻大**中含有的*麻大**素类成分具有极高的药理活性，在美国含有 CBD 的产品在 2 年内销售额增长了 300%，其在缓解疼痛、炎症、焦虑、抑郁和改善睡眠方面有极高的活性 。以 CBD 为主要成分的 epidiolex 是美国 FDA 批准、用于治疗罕见癫痫、lenox-gastuat 综合征或 Dravet 综合征 ，能够有效减少癫痫发作频率且不良反应发生率更低 。澳洲 Botanix 公司开发的能够治疗特应性皮炎的 BTX1204 目前处于临床Ⅱ期，能够减少激素类和组胺类药物带来的肥胖、骨质疏松等安全性问题 。火麻仁蛋白由 80%的麻仁球蛋白和 20%的麻仁蛋白组成，富含人体必需氨基酸，可作为优质的植物蛋白补充剂 。