大麻遗传学解读:F3至F6、S1、回交与多元杂交种,以及如何读懂种子商品说明(下篇)

种子包装上的世代代码,能告诉你植株之间的差异会有多大。本篇讲育种的后续步骤:从 F3 到 F6 稳定品系、近交系、自交种子(S1)、回交(BX)和多元杂交种。接着说明一个育种项目需要多少植株、多少个世代,以及怎样逐行读懂种子商品说明。

本文为下篇。上篇:https://asiannabis.com/t/1302

上篇关键术语回顾

  • 基因型是一株植物携带的全部基因版本。表现型是你能看到、能测量的特征,例如株高、香气、树脂量和开花时间。表现型由基因型和种植条件共同决定。
  • 每株植物的每个基因都有两份拷贝,父本、母本各给一份。基因所在的位置叫位点(locus,复数 loci),同一基因的不同版本叫等位基因。
  • 如果某个位点上的两个等位基因相同,这株植物在该位点就是纯合的。如果两个等位基因不同,就是杂合的。
  • 杂合的亲本会随机传下其中一个等位基因,所以它们的种子彼此不同。这种分开传递的现象叫分离。
  • F1 是杂交得到的第一代。真正的 F1 由两个不同的近交系杂交而来,植株整齐一致。F2 是两株 F1 同胞植株杂交的后代,变异从这一代开始大量出现。
  • 自交是指用植株自己的花粉给它授粉。

9. 第三代到第五代:一步步稳定品系

从 F2 开始,育种者挑出最接近目标的植株,让它们互相杂交。每做一轮近交,仍处于杂合状态的位点比例大约减半。

世代 自交条件下的预期杂合度 种植间里看到的情况
F1 100% 整齐一致,但遗传上是混合的
F2 50% 变异最明显
F3 25% 能分出两三种类型
F4 12.5% 以一种类型为主,有少数离群株
F5 6.25% 基本整齐
F6 及以后 低于 4% 整齐程度足以用于商业生产

这些数字有两个局限。第一,它们只适用于育种者有意选择的性状。如果育种者只选香气、不管长势,长势可能在选育过程中变弱。第二,杂合度减半不等于达到目标,因为植株也可能在错误的等位基因上变成纯合。

下面是经验法则,不是实测得出的固定值:F4 是第一个值得拿来规划正式生产的世代,F5 及以后才真正可以预测。

你可以做的:做生产用作物时,选标明 F4 或更高世代的种子,并且育种者能拿出选育记录。记录写明选过哪些性状,你就知道哪些性状可以期待是稳定的。如果买的是 F2 或 F3 种子,要预留空间和时间来做筛选。


10. 近交系,以及“稳定”到底是什么意思

近交系是在一个家系内部反复繁育、直到能稳定遗传的一群植株。拿其中两株杂交,后代长得和亲本一样。代价是:让品系变得可预测的近交,往往也会让长势变弱。正因为如此,育种者会把两个近交系杂交成真正的 F1,这样既能恢复长势,又能保持整齐。

一个已经育成的品系,隐藏的隐性等位基因很少,因此很适合做新杂交的亲本。多元杂交种(见第 13 节)在这两点上正好相反:它藏着大量隐性等位基因,后代难以预测。

你可以做的:为自己的杂交挑亲本时,与其用一个有名的多元杂交种插条,不如选一个在你自己的试种中已经能稳定遗传的品系,从中挑一株做亲本。在你手上稳定遗传过的亲本,后代里出现的意外更少。


11. 自交种子(S1):怎样制作,代价是什么

S1 是第一代自交种子:用一株雌株自己的花粉给它授粉。做法是育种者处理植株的一部分,让它反转并长出雄花。具体方法见制作雌性种子。这种杂交没有 Y 染色体参与,所以种子全部是雌性。

但是,S1 并不是种子形态的克隆苗。母本在许多位点上是杂合的,自交会让这些位点在她的种子里重新分离,情况和 F2 很像。

种植者对 S1 种子的期待 准确吗?
所有幼苗都是雌株 是,除非后期胁迫让植株反转
所有幼苗都和母本一模一样 否
可能出现隐性性状 是,很常见
遗传多样性在一代之内骤降 不一定

2020 年,Punja 和 Holmes 在 Frontiers in Plant Science 上发表了一项研究。他们研究的是雌雄同体花簇上结出的种子,这种花簇同时带有雌花和雄花。这些种子长出的幼苗在遗传上全部是雌性。异花授粉得到的种子,雌雄比例大约是一比一。

他们还发现,一代之后,自交群体和异花授粉群体之间遗传变异没有可测量的差别。这与“只要自交一轮,品系的遗传基础就会大幅变窄”的常见说法相矛盾。

准确理解雌雄同体的风险

雌雄同体不是简单的遗传性状,它在商业种植中的成因至今仍不太清楚。同一项 2020 年的研究报告说,在商业种植条件下,大约 5% 到 10% 的植株会在没有任何处理的情况下出现雌雄同体。更早的研究表明,赤霉素(一种植物激素)、含银化合物和环境胁迫都可能诱发它。

真正的风险在于选择。一株经处理后很容易反转的植株,说明它的反转门槛低。自交会把这种低门槛传给它的种子。所以,绝不要用未经处理就产生花粉的植株来育种。

译者注:泰国的高温、雨季的高湿度和停电都会增加胁迫,所以你看到植株在未处理的情况下产生花粉的次数,可能比凉爽国家的种植者更多。上面的原则依然适用。一株自己冒出花粉的植株,即使在其他方面是你最好的一株,也不应该做亲本。要把它的花粉囊清理出种植间,因为它的花粉仍然可能让附近的雌株结籽。

你可以做的:把每一株未经处理就产生花粉的植株记在一份书面清单上,并把它们排除在所有育种工作之外。种 S1 种子时,整个开花期要定期检查植株有没有花粉囊。这样你能在反转让整批作物结籽之前发现问题。


12. 回交(BX):把只有插条的母株变成种子

回交解决的是一个特定问题:你有一株非常出色的植株,但它只以插条形式存在,而你想要带有它特性的种子。做法是先把它和另一株植物杂交,然后把后代一次又一次地与原来那株植物杂交。原来那株叫轮回亲本。

步骤 标记 预期来自轮回亲本的基因组比例
第一次杂交 F1 50%
第一次回交 BX 或 BX1 75%
第二次回交 BX2 87.5%
第三次回交 BX3 93.75%
第四次回交 BX4 96.875%

这些百分比是整个基因组的平均值,不能保证每一株幼苗都达到。更重要的是,杂合的轮回亲本永远无法通过种子被完美还原,因为杂合的基因型总会再次分离。某个名插条的 BX3 种子,是一个平均来看与它非常接近的群体,而不是一包复制品。

对种植者来说,回交能得到带有一株珍贵插条大部分特性的种子。种子比活的母株更容易保存。如果你想要的是完全相同的那株植物,就把它养成母株(母株与克隆苗),或者做组织培养,也就是把植物组织保存在实验室的无菌容器里,让它保持存活。

译者注:在泰国和东南亚,有名的插条通常在农场之间流传。从别的农场买克隆苗有三种风险:螨虫等害虫、啤酒花潜伏类病毒(HLVd),以及买到错误的栽培品种。啤酒花潜伏类病毒是一种极小的病原体,会让大麻植株生长受阻、长不大。新买的克隆苗要先放在单独的区域,检查过后再放进种植间。可以问问实验室能否检测克隆苗是否带有这种类病毒。

你可以做的:从你已经拥有并检查过的插条开始。用一个小批次做一次杂交和一次回交。然后种几株 BX1,放在母株旁边对比。这样你在投入更多世代之前,就能知道种子能接近原株到什么程度。


13. 多元杂交种:为什么很多品种名说明不了什么

多元杂交种是亲本本身也是杂交种的杂交种,往上追溯好几代,中间没有做过近交。几乎所有采用组合名称的现代栽培品种(cultivar)都是多元杂交种。所以,品种名已经预测不了什么。两个育种者可以用不同的亲本做出同名的杂交,这两批种子群体之间可能几乎没有共同点。

2021 年,Watts 等人在 Nature Plants 上发表了一项研究。他们在超过 116,000 个遗传标记上检测了大麻样本。遗传标记是 DNA 上已知的位点,可以在植株之间比较。他们还做了化学分析。总共有 297 个样本做了化学分析,其中 137 个同时有遗传和化学数据。

全基因组的遗传结构只能解释样本所贴 Sativa 与 Indica 标签中约 37% 的差异。研究人员的结论是:这些标签不能可靠地反映植株之间的亲缘关系。

这些标签部分对应的是萜烯化学,也就是香气化合物。月桂烯(myrcene)是一种常见的香气化合物,它与 Indica 标签相关,能解释标签差异中约 21% 的部分,是这项研究里最强的单项关联之一。这一规律可以追溯到合成萜烯的基因簇(萜烯合酶基因阵列)。

所以,多元杂交种的名字能大致说明育种者想要的血统,对香气类型的指示作用很弱。至于整齐度,或者它与另一株同名植株的亲缘远近,名字完全说明不了。

你可以做的:判断种子要看世代代码和育种者的记录,而不是看名字。如果你从不同育种者那里买了两包同名种子,要当作两个独立的试验来种,分别记录。不要假设它们是同一种植物。


14. 你需要多少植株、多少个世代

群体大小决定了你想要的基因型到底会不会出现在你的种植间里。下面的数字是概率,不是实测结果。它们假设各位点相互独立,并且每个位点上的等位基因是简单的显性关系,这是最理想的情况。

需要固定的独立位点数 每株幼苗的概率 约有 95% 把握至少得到一株所需的幼苗数
1 1/4 11
2 1/16 47
3 1/64 191
4 1/256 766

世代数决定了一个性状能否在品系里保持固定。Garcia-de Heer 等人(2026,Horticulture Research)做了一项单粒传研究,即每一代每株只取一粒种子自交。他们在室内用了 18 个月或更长时间,才做到第六代自交。如果在户外每季只能种一代,同样的项目大约要六年。

以下是做计划用的经验法则,不是实测得出的固定值:

  • 找到一株值得保留的插条,需要 10 到 30 株,一个世代。
  • 固定一个简单性状,需要 50 到 200 株,四到六个世代。
  • 固定一整套植株类型,需要 200 株以上,六个或更多世代。

译者注:泰国全年的日照长度变化比温带国家小得多。在户外,光周期植株在泰国纬度下可能提早开花,这会打乱按季节安排的育种计划。在室内,你能控制光照,所以可以一代接一代连续种。结籽的植株必须留在枝上直到种子成熟,所以雨季时要密切注意霉变。

你可以做的:开始一个项目之前,先写下四件事:你想固定几个性状;按上表每一代需要多少幼苗;需要几个世代;你的空间能不能容纳这么多植株。如果容纳不下,就把目标缩减到一个性状,或者和其他会员分担工作。


15. 逐行读懂种子商品说明

商品说明文字 含义 在种植间里可以预期什么
“首次杂交,未经测试” 两个亲本只杂交过一次 变异很多,没有数据
“F2,建议做表型筛选” 坦白说明这是一个仍在分离的群体 差异很大,要多种一些植株
“F5,稳定” 经过多轮选择 基本整齐,用一次试种来确认
“近交系,源自本地原生种” 能稳定遗传 可预测,长势可能较弱
“某名插条的 S1” 自交 全部雌株,但有差异;注意反转
“某名插条的 BX3” 回交三次 平均来看接近原株
“自动开花 F1” 可能是首次杂交 检查是否每一株都真的自动开花

本地原生种(landrace) 是某个地区的农民长期保存的传统本地品种。关于本地区的本地原生种,请看东南亚本地原生种大麻。

最后一行谁都可以自己检验。自动开花由一个位点上的隐性等位基因决定。所以,一批制作得当的自动开花种子,应该几乎全部长成自动开花的植株。如果有相当比例的植株要等光照时间改变后才开花,说明这批种子仍在分离,标注是错的。

最后,在种满整个种植间之前,先发芽一小批试种。关于整齐度,六株实际种出来的植物比任何文字描述都更能说明问题。这个测试只花一个种植周期,而不是一整年。

译者注:自动开花测试要在室内长日照下做,也就是你在营养生长期会用的光照时间。在泰国户外,光周期植株在自然日长下可能提早开花,看起来就像自动开花,从而掩盖了标注错误的批次。六株测试要在计划种植的同一个种植间、同一个季节里做,因为同一个栽培品种在 30–35 °C 下的表现可能不同。参见为 30 °C 以上、湿度 85% 以上的房间挑选遗传材料。

你可以做的:把上面的表格抄下来,每买一包种子就填一行。做完六株测试后,补上你实际看到的情况。时间一长,这份记录就能告诉你哪些卖家的标注值得信任。


分享你的数据

已发表的研究没有覆盖许多会员的种植条件,包括热带地区的户外种植季、季风季的高湿度,以及光周期植株表现与温带数据不同的低纬度地区。你的记录正好能补上这个空白。

如果你种过一批 F2 并统计了表现型,请把数字发上来。如果某个自交品系出现了可以统计的反转比例,请连同处理方法和种植间条件一起分享。欢迎在本帖下方或育种实验室发布你的幼苗数量、分离比例、失败经历和照片。

译者注:在泰国,根据泰国公共卫生部《关于管控草药(大麻)的公告(佛历 2568 年)》(自 2025 年 6 月 26 日起生效),大麻花(ช่อดอกกัญชา)属于管控草药。禁止为大麻花做广告或在网上销售。分享数据和照片是为了学习交流,请不要在帖子里出售大麻花。

参考文献

  • Punja 和 Holmes(2020)。Frontiers in Plant Science。雌雄同体花簇所结的种子、性别比例,以及自交一代后的遗传变异。
  • Watts 和同事(2021)。Nature Plants。在超过 116,000 个标记上做基因分型,并与 Sativa/Indica 标签及萜烯化学进行比较。
  • Garcia-de Heer 和同事(2026)。Horticulture Research。单粒传与 F1 杂交种的概念验证。
  • Toth 和同事(2022)。Frontiers in Plant Science。隐性自动开花位点 Autoflower1。

本文属于 Asiannabis 社区大麻遗传与育种教育系列。内容仅供教育用途,适用于依法允许种植大麻的地区。