大麻種植者使用組織培養,最主要是為了培育不帶啤酒花潛隱類病毒(HLVd)的植株,本篇就從這裡談起。本篇也涵蓋小型實驗室的建置、大麻特有的問題、不保留母株也能保存栽培品種(cultivar)的方法、認證生產,以及如何在泰國的高溫下經營培養室。這裡說的組織培養,是把很小的植物組織放在無菌容器裡的營養凝膠上培養,繁殖出大量相同的植株。
本文參考八篇已發表的研究,列於文末「參考文獻」,方括號中的數字即文獻編號。章節從第5節開始,因為第1–4節在上篇,內容包括:什麼是組織培養、與扦插的比較、控制培養的激素,以及四個操作階段與配方。
本文為下篇。上篇:https://asiannabis.com/t/1228
5. 清除啤酒花潛隱類病毒:使用組織培養的主要原因
類病毒是什麼
HLVd 是一段很小、呈環狀的致病 RNA,沒有蛋白質外殼,也沒有自己的基因。它會感染整株植物。它最早在啤酒花(為啤酒增添風味的植物)上被發現。大麻的首例感染於2019年在美國加州發現,報告發表於期刊 Plant Disease [3]。
2023年期刊 Viruses 的一篇綜述指出,加州約90%的大麻設施檢測呈陽性。該綜述估計,產業每年損失可能高達40億美元 [1]。
症狀與出現時機
「潛隱」就是隱藏的意思。許多受感染的植株在開花前看起來都很正常,到了開花期損害才顯現:
- 生長矮化、花簇發育較差、植株較小 [2]
- 具柄腺毛(大型樹脂頭)較少,小而發育不良的腺毛較多 [2]
- 有報告指出 THC 含量損失50–70%,大麻素與萜烯產量最多減少50% [1]
- 莖變脆,有時葉片變形
由於症狀出現得晚,一株母株可能多年看起來都很健康,但從她身上剪下的每一根插穗都帶有類病毒。
該怎麼做: 如果你保存多年的某個栽培品種現在長得比較矮、樹脂比較少,先送檢,再考慮調整肥料或燈光。
傳播途徑:比多數種植者想像的還多
Punja 等人在2025年研究了北美大麻的 HLVd,找出四種傳播途徑 [2]:
- 插穗。 從受感染母株剪下的每一根插穗都帶有類病毒。
- 根系互相接觸,發生在營養液循環使用的水培系統中。
- 莖上的傷口,來自受污染的刀片、支撐網和摘葉作業。
- 種子與花粉,長出的實生苗感染率最高可達100%。
同一研究發現,在室溫下,類病毒在壓碎的葉片汁液中7天仍可檢出,在乾燥的葉片或根中4週仍可檢出 [2]。因此,從種子開始種不代表就安全,而留在房間裡的植物殘渣也會讓類病毒一直存在。
譯者註:許多泰國農場會互相分享插穗,又使用循環式系統,等於同時有途徑1和途徑2的風險。研究中的「室溫」並不是泰國30–35 °C 的種植室。不要以為高溫會讓殘渣裡的類病毒消失得更快,請直接清除。在拿到實驗室結果之前,把每一根買來的插穗都當作未檢測。
該怎麼做: 每換一株植物就消毒一次剪切工具,而不是每換一個房間才消毒。每次採收後,把葉片、根和莖清出房間。哪些消毒劑對工具有效,請參考上方連結的 HLVd 主題。
為什麼扦插無法解決問題
HLVd 存在於維管束組織,也就是植物體內輸送水分和汁液的通道,所以從受感染母株剪下的每一根插穗都會帶有它。受感染的植株無法用任何化學處理治好。可靠的做法有:
- 莖頂分生組織培養。 分生組織是枝條頂端的生長點。你要切下非常小的培植體(explant),只有0.4 mm,帶兩個或更少的葉原基(日後會長成葉子的小突起)。這麼小的組織,維管束還沒長進去。Punja 等人報告,平均約41%的再生植株 HLVd 檢測呈陰性。在八個基因型(栽培品種的遺傳組成)之間,這個比例從0%到100%不等 [2]。
- 分生組織培養搭配熱處理或冷處理。 把植株放在 36 °C 下14天,可快速降低類病毒效價(組織中的類病毒含量)。冷處理(2–4 °C、黑暗中8–21個月)搭配小分生組織培養,效果比單獨使用任一方法都好 [1]。
結果會因基因型而異,所以沒有一個成功率能套用在所有栽培品種上。正因如此,分生組織培養出的每一株小植株都必須做 RT-qPCR 檢測(一種偵測類病毒遺傳物質的實驗室檢驗),才能稱為乾淨。只有陰性的植株才能進入增殖階段。證明植株乾淨的是檢測結果,而不是用了什麼技術。
逐步清理一個品系:分生組織培養搭配熱處理或冷處理
綜合已發表的結果,一次清理流程如下:
- 確認問題。 用 RT-qPCR 檢測母株,確認她已受感染。
- 熱處理或冷處理(可選)。 把植株放在 36 °C 下14天以降低效價,或採用上述冷處理 [1]。
- 切下盡可能小的莖頂。 在放大鏡下,取小於0.5 mm、帶兩個或更少葉原基的分生組織莖頂 [1][2]。
- 多啟動一些莖頂。 每一個你希望保留的乾淨品系,都要啟動10–20個莖頂(第1階段,見上篇)。
- 檢測每一株小植株,等它長出足夠組織可以取樣時進行。保留陰性,丟棄陽性。
- 只增殖陰性植株。 在紀錄中給每個乾淨品系一個專屬編號。乾淨的母株品系要定期重新檢測,因為工具、根系或花粉都可能把類病毒帶回來。
譯者註:36 °C 接近泰國熱季的氣溫,但房間很熱並不等於做了熱處理。綜述只報告在 36 °C 下維持14天,沒有說明光照或濕度條件。綜述也指出,植株移到田間六個月後效價又回升了 [1]。溫室的溫度每天上下起伏,無法重現受控的恆溫處理。綜述中的冷處理是在 2–4 °C、黑暗中持續8–21個月 [1],本文引用的研究都沒有測試過家用冰箱能不能做到。沒有經過確認的 HLVd 檢測,分生組織培養出的品系應標示為「未檢測」,而不是「乾淨」。
該怎麼做: 選一個高價值的栽培品種做第一次清理。在切下第一個莖頂之前,先找好檢測實驗室。
6. 在家建置小型組織培養實驗室
你不需要大學等級的實驗室。設備清單很短:
| 項目 | 用途 |
|---|---|
| 無菌操作台(層流櫃)或靜置空氣箱 | 提供乾淨空間,打開容器時不受污染 |
| 額定 15 PSI 的壓力鍋 | 用加壓蒸氣為培養基滅菌 |
| 玻璃或聚碳酸酯容器 | 盛裝培養物 |
| 精確到 0.01 g 的秤 | 秤取鹽類、糖和洋菜 |
| pH 計 | 把培養基調到 pH 5.7–5.8 |
| 手術刀與鑷子 | 切割與移動組織 |
| MS 預混粉、洋菜與蔗糖 | 培養基本身 |
| 激素:TDZ 或 BAP,以及 IBA(BAP 配方另需 NAA) | 引導組織長出芽或根 |
| 70% 乙醇與漂白水 | 清潔表面與培植體 |
| 低強度 LED 燈 | 照明培養架 |
PSI 是「磅每平方英寸」,15 PSI 約比正常氣壓高 1 bar。各國價格和進口關稅差異太大,無法列出,編列預算前請先在當地詢價。
譯者註:在泰國,MS 預混粉、洋菜和植物激素是當作實驗室化學品販售。你可以詢問泰國的實驗室或植物組織培養用品官方經銷商,或到論壇「組織培養」版問其他會員在哪裡買。向賣家索取每項產品的資料表,上面會寫明溶解與保存方式。
無菌操作:靜置空氣箱或無菌操作台
每次打開容器,空氣中的孢子和細菌都可能落到培養基上。培養基裡的糖會養活它們,它們就會長得比植物組織還快。無菌技術就是為了把它們擋在外面。
無菌操作台(層流櫃) 是一種櫃子,會持續把過濾過的空氣吹過工作檯面,把孢子吹離打開的容器。
靜置空氣箱是省錢的選擇:把一個大型透明塑膠收納箱側放,開兩個伸手孔。每次使用前,用70%乙醇噴灑內部。它的污染率比操作台高,所以每個想保留的培養物,都要多啟動一些培植體。
譯者註:以下一般習慣,用哪一種設備都能減少污染:
- 箱子、工具和每個容器的外部,放進去之前都用70%乙醇擦拭。
- 洗手和前臂,戴手套,並在手套上噴乙醇。
- 在靜置空氣箱裡動作要慢,快速動作會攪動空氣。
- 只在箱內或操作台內打開容器,手絕對不要從打開的容器上方經過。
- 每處理完一個培植體,就為手術刀滅菌一次。
- 乙醇要遠離火焰和加熱板,它很容易著火。
該怎麼做: 在切任何大麻組織之前,先做10個只裝基本培養基的容器。在箱子裡照實際操作的方式打開再蓋上。一週後數一數有幾個變混濁,這就是你一開始的污染率。
配製培養基
- 依廠商說明秤取 MS 預混粉:全量通常為 4.4 g/L,半量為 2.2 g/L。加入 30 g/L 蔗糖,用蒸餾水溶解。
- 從激素母液(1 mg/mL,冷凍保存)取量加入激素。
- 把 pH 調到 5.7–5.8:要調高就用 1 M 氫氧化鈉(NaOH),要調低就用 1 M 鹽酸(HCl)。「1 M」是這些試劑常見的販售濃度。
- 加入 7 g/L 洋菜,加熱並攪拌至溶解。每個容器倒入 25–30 mL。
- 以 121 °C / 15 PSI 滅菌15–20分鐘,可用高壓滅菌釜或 15 PSI 的壓力鍋。
- 在無菌操作台或靜置空氣箱內放涼、凝固。
激素母液。 1 mg/mL 的母液是每 mL 含 1 mg 激素,例如把 100 mg 溶解後定量到 100 mL。每種激素依其資料表的說明溶解。每公升培養基加入 1 mL 這種母液,濃度就是 1 mg/L。
| 培養基 | 激素 | 每公升所需母液(1 mg/mL 母液) |
|---|---|---|
| 啟動 | 0.5 mg/L BAP + 0.1 mg/L NAA | 0.5 mL BAP + 0.1 mL NAA |
| 增殖(BAP) | 1.0–2.0 mg/L BAP + 0.1 mg/L NAA | 1–2 mL BAP + 0.1 mL NAA |
| 增殖(TDZ) | 0.5 µM TDZ(約 0.11 mg/L) | 0.11 mL,或 0.1 mg/mL 母液 1.1 mL |
| 發根(半量 MS、500 mg/L 活性碳、不加細胞分裂素) | 2.5 µM IBA(約 0.5 mg/L) | 0.5 mL IBA |
保存期限。 倒好的培養基在室溫下可放幾週,密封冷藏可放更久。使用前如果容器變混濁,就丟掉。
譯者註:很多廚房用壓力鍋達不到 15 PSI,請查看廠商標示的額定壓力。低於 15 PSI 時蒸氣達不到 121 °C,培養基可能沒有完全滅菌。泰國的室溫比溫帶地區的實驗室高,所以存放中的培養基要更常檢查。
該怎麼做: 在每個培養基容器上寫上日期、配方和批次編號。這樣培養失敗時,就能追查是哪一批出了問題。
7. 大麻特有的問題
褐化
大麻組織切開後會釋出酚類化合物。這是天然的植物化學物質,接觸空氣後會氧化變褐。褐化會減緩生長,甚至讓培植體死亡。減少褐化有四種方法:
- 在啟動培養基中加入活性碳(1–2 g/L)。活性碳也會吸附部分激素,所以可能需要調整激素用量。
- 在最初24–48小時內把培植體移到新鮮培養基上。
- 使用抗氧化劑,例如抗壞血酸(維生素C)或檸檬酸。本文參考的研究沒有提供用量,所以請從已發表的組織培養配方開始,先拿少數培植體測試。
- 切的動作要快,讓傷口暴露的時間越短越好。
該怎麼做: 如果很多培植體褐化,下一批做兩項改變:加活性碳,並在24–48小時內移植。再和前一批比較結果。
玻璃化芽(過度水合)
芽頂變得透明、腫脹、像玻璃一樣,也稱為玻璃化(vitrification)。這是大麻培養衰退的一種,已有文獻記載。Monthony 等人2021年的綜述指出,這種現象特別出現在含 0.5 µM TDZ 的 MS 培養基上 [4],而這正是增殖效果好的用量。所以只要使用 TDZ,就要密切觀察。
原因:細胞分裂素(促進長芽的激素)過多、密封容器內濕氣散不出去,以及鹽類濃度過高。
解決方法:
- 降低細胞分裂素用量。
- 改用透氣蓋或有小通氣孔的容器。
- 把洋菜提高到 8–9 g/L,讓培養基表面乾一點。
- 改用 BAP 取代 TDZ 培養一個週期。
譯者註:在潮濕的熱帶房間裡,要選覆有過濾膜的通氣孔,不要用開放的縫隙,以免孢子跑進去。
該怎麼做: 一次只改一個因素,才知道是哪項改變解決了問題。
遺傳穩定性:為什麼要避開癒傷組織
新芽可以直接從原有的芽長出來(「芽生芽」,即直接器官發生)。這種方式通常很少突變,長出的植株與母株一致 [4]。經由癒傷組織(一團未分化的細胞)再生則不同,而且在大麻上也不可靠。在綜述回顧的研究中,從癒傷組織再生的比率低至 1.35%,最好的處理也只有 14% [4]。
因此,癒傷組織既有遺傳風險,又很難成功。這兩個理由得出同樣的規則:
- 採用直接器官發生,不要經由癒傷組織再生。
- 細胞分裂素維持在仍然有效的最低用量。
- 定期確認品種身分,可比較外觀性狀(表現型)或使用 DNA 標記。
Lata 等人用 DNA 分析做過這類確認,證明從保存的包埋材料再生的植株與原株一致 [8]。所以這項檢查是有文獻依據的做法,不是過度謹慎。
譯者註:我們沒有找到公開提供大麻栽培品種身分 DNA 標記檢測的泰國實驗室。在找到之前,請改用性狀比較:在相同條件下,把一株來自培養品系的植株和一株來自原始母株的植株並排種植。記錄株高、開花時間、氣味並拍照。兩株都做檢測報告(COA),就能再加上化學成分的比較。
該怎麼做: 每隔幾個週期,從每個培養品系挑一株,和參考植株並排種出來比較。
8. 包埋種子與緩慢生長保存
組織培養最實用的用途之一,是不必保留活母株也能保存栽培品種。
包埋(「人工」)種子
做法是把一段莖或一個莖頂包進海藻酸鈉珠裡。海藻酸鈉是一種含營養成分的海藻凝膠。美國密西西比大學的 Lata 研究團隊在2012年測試了這個方法 [7]。他們把包埋的大麻莖段存放在 15 °C 下最長24週,再生與存活率最高為 60%。
再生植株在馴化期間的存活率達90%,大麻素組成與供體植株一致 [7]。另一項2011年的研究用 DNA 分析確認,從保存的包埋種子長出的植株在遺傳上與原株一致 [8]。
請照實解讀這些數字:是24週,不是好幾年,存活率是60%。包埋是一種實用的方法,可以在沒有母株房的情況下把一個栽培品種保存一季。它無法取代種原庫,也就是長期保存植物遺傳資源的設施。
緩慢生長保存
培養物也可以不包珠,直接放在較涼的環境中讓它們長得慢,減少繼代培養的次數。在同一研究中,部分未包埋的培養物加了滲透劑(甘露醇或山梨醇)。這類物質加進培養基後會限制水分吸收,減緩生長 [7]。在這些處理中,以測試的最低用量 2% 再生與存活率最好 [7]。
該怎麼做: 即使在實驗室裡,保存的珠子也有約40%死亡。所以每個栽培品種保存的珠子或容器,要比需要的數量多好幾倍。無可取代的栽培品種一定要保留一份活株備份。維持 15 °C 所需的設備見第10節。
9. 認證、醫療等級生產中的組織培養
有些農場鎖定製藥市場,例如歐盟GMP標準(EU-GMP)的買家,或經由泰國食品藥物管理局(Thai FDA)出口。對這些農場來說,組織培養能提供扦插很難做到的紀錄,有助於通過 GACP(良好農業與採集規範)和 GMP 稽核:
- 明確的起始材料: 每一批次都能追溯到一個已知、經過病原檢測的母培養物。
- 一致的批次,讓品質管制更簡單。
- 有紀錄的病原清除: 先做分生組織培養,再用 RT-qPCR 檢測確認。
- 稽核軌跡: 每次繼代培養都記錄日期、培養基成分和操作人員。
譯者註:在泰國,大麻花依泰國衛生部《管控草藥(大麻)公告》佛曆2568年列為管控草藥,自2025年6月26日起生效。自2026年4月30日起,《管控草藥部級條例(第2號)》佛曆2569年收緊了大麻花的執照標準。《大麻管制法》草案目前尚未成為法律:內閣已於2026年9月22日通過草案,並送交眾議院。生產或轉讓大麻小植株是否需要另外申請執照,不在本文討論範圍。把小植株賣給或送給其他農場之前,請以書面方式詢問核發你執照的主管機關。
該怎麼做: 即使只是小型實驗室,也現在就建立紀錄表,欄位包括:日期、栽培品種、母株編號、培養基批次、激素用量、操作人員、移入與產出的芽數、污染情形,以及檢測結果。
10. 在熱帶氣候下經營培養室
多數已發表的方法來自氣候較涼爽地區的實驗室。在泰國和東南亞各地,有三項調整很重要。
- 先控制室溫。 培養物要維持在 24–26 °C,戶外氣溫則經常更高,所以房間需要一台專用冷氣全天運轉,並準備停電應變計畫。在 25 °C 下撐得過24小時的培養物,在 34 °C 下不一定撐得過24小時。停電時冷氣停擺,室溫會一路升向戶外溫度,培養物就會過熱。
- 空氣中的黴菌孢子會更多。 在乾燥涼爽的房間裡表現尚可的靜置空氣箱,到了潮濕的房間污染就會增加。請在最乾淨、最少人使用的房間操作,不用時把箱子關好,並啟動比國外配方建議更多的培植體。
- 15 °C 保存需要專用設備。 家用冰箱的溫度接近 4 °C。要穩定維持 15 °C,需要酒櫃或溫控櫃。規劃24週保存之前,先把這筆費用編進預算。
譯者註:如果你所在的地區常停電,可以考慮能帶動冷氣的發電機或備用電池。用能記錄最高溫的溫度計,就能知道停電期間房間熱到幾度。雨季濕度最高,那幾個月要多啟動一些培植體。
該怎麼做: 開始培養前,連續兩週每天記錄兩次培養室溫度,確認你的冷氣能否維持 24–26 °C。
11. 什麼情況下不值得做組織培養
- 小規模居家種植(每週期1–10株): 扦插更快、更便宜,而且不需要設備。組織培養的好處要規模夠大才明顯。
- 自動開花品種: 這類品種無法當作母株保留。雖然可以培養,但用於日常繁殖並不實際。
- 一次性的種子種植: 如果你不打算保留這個遺傳品系,組織培養只會增加工作,沒有好處。
- 預算有限: 只有在每個週期需要大量複製株,或真的需要無病原材料時,設備費用和學習時間才划算。
譯者註:對泰國大多數居家種植者來說,用更便宜的做法就能防範大部分同樣的風險。向已審核過的賣家購買種子。種子也可能帶有 HLVd,所以能檢測就檢測。保留一株經過檢測的母株,每換一株植物就消毒工具,買來的插穗要先隔離。
該怎麼做: 統計每個週期你剪多少複製株,以及有多少植株因疑似類病毒或其他病害損失。如果兩個數字都很小,就繼續用扦插。
12. 入門:實用計畫
第1–2個月。 先用便宜、容錯率高的植物練習無菌技術,例如黃金葛或非洲堇。自製或購買一個靜置空氣箱。配製 MS 培養基並練習滅菌。目的是在動用大麻組織之前,先學會控制污染。
第2–3個月。 從一株健康、經過檢測的母株取莖段,開始第一批大麻培養。啟動的數量要遠多於需要,並做好大量損失的準備。學會分辨正常生長和污染。
第3–6個月。 把存活的培養物繼代培養。針對你的栽培品種調整細胞分裂素用量,這一步沒有任何已發表的配方能替你完成。開始做發根與馴化試驗。
第6個月以後。 用莖頂分生組織培養清除類病毒,並以 RT-qPCR 確認每個品系。連續幾個週期記錄每個栽培品種的增殖率與衰退率。再根據你自己的數據,寫出標準作業程序(逐步寫下的操作方法)。
譯者註:黃金葛是泰國和東南亞常見的室內植物,練習材料很容易取得。
組織培養要學的時間比扦插長。但對規模化種植者來說,換來的是無類病毒的品系、大量繁殖的能力,以及不需要母株房就能保存好幾個月。
該怎麼做: 現在就把第1–2個月的工作排進行事曆,只購買這個階段需要的設備。
如果你試過大麻組織培養,歡迎在本主題下方留言,分享你遇到的最大問題(污染、馴化或其他),以及你的栽培品種、培養基配方和數量。也歡迎直接提問。
參考文獻
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- Punja, Z.K., Scott, C., Tso, H.H., Munz, J., & Buirs, L. (2025). Transmission, spread, longevity and management of hop latent viroid, a widespread and destructive pathogen affecting cannabis (Cannabis sativa L.) plants in North America. Plants, 14(5), 830.
- Bektaş, A., Hardwick, K.M., Waterman, K., & Kristof, J. (2019). Occurrence of hop latent viroid in Cannabis sativa with symptoms of cannabis stunting disease in California. Plant Disease, 103(10), 2699.
- Monthony, A.S., Page, S.R., Hesami, M., & Jones, A.M.P. (2021). The past, present and future of Cannabis sativa tissue culture. Plants, 10(1), 185.
- Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15(3), 473–497.
- Lata, H., Chandra, S., Khan, I.A., & ElSohly, M.A. (2009). Thidiazuron-induced high-frequency direct shoot organogenesis of Cannabis sativa L. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant, 45(1), 12–19.
- Lata, H., Chandra, S., Mehmedic, Z., Khan, I.A., & ElSohly, M.A. (2012). In vitro germplasm conservation of high Δ9-tetrahydrocannabinol yielding elite clones of Cannabis sativa L. under slow growth conditions. Acta Physiologiae Plantarum, 34(2), 743–750. https://doi.org/10.1007/s11738-011-0874-x
- Lata, H., Chandra, S., Techen, N., Khan, I.A., & ElSohly, M.A. (2011). Molecular analysis of genetic fidelity in Cannabis sativa L. plants grown from synthetic (encapsulated) seeds following in vitro storage. Biotechnology Letters, 33(12), 2503–2508.
本文為 Asiannabis 社群教育系列文章之一,僅供在允許種植大麻的地區作合法、教育用途。