云南大学农学院：光谱对汉麻植物的花序产量和大麻素含量至关重要

你可能听说过“汉麻几乎可以在任何地方生长”的说法，在很大程度上，地球上除了北极地区外，这个说法从技术上讲是正确的。汉麻是地球上最具生命力的作物之一，如果不考虑其品质和产量，它确实是几乎可以在世界的任何地方生长。

然而，单单种汉麻和优质种植汉麻之间存在巨大差异。对于大多数种植户和汉麻产业者来说，植物的质量和产量是其核心需求。因此，植物的生长条件至关重要，它直接影响着花序产量和活性成分的含量。

由云南大学农学院和深圳市设施农业协会等多家农业研究机构的科研人员组成的团队，探究了光谱在汉麻植物生长过程中所起的作用。该研究成果发表在《科学报告》杂志上。

研究认为，在用于生产大麻素的工业大麻种植中，温室和生长大篷等可控环境通常是首选。与露天种植相比，这些环境具有诸多优势，包括能够全年生产、减少病虫害以及获得更高品质产品的潜力。光照在可控环境下的工业大麻生产中起着至关重要的作用，因为它直接影响植物的光合作用、形态和次生代谢物的生物合成。

众所周知，室内种植中常用的人工照明系统有多种，包括白炽灯、高压钠灯（HPS）、金属卤化物灯（MH）和发光二极管（LED）。其中，LED技术因其高能效、长寿命和低发热量等显著优势而日益普及，使其成为精准控制种植系统的首选。更重要的是，通过使用LED照明系统，种植者可以通过调节光谱组成来精确控制光照质量。

研究发现，宽光谱（白光）光源提供了更为均衡的光谱组成。然而，在可见光谱（380–720 nm）范围内，植物光合作用最有效的波长位于蓝光（400–500 nm）和红光（600–700 nm）区域。红光对植物的形态结构、光合效率、开花时间和代谢物积累均有影响。研究表明，在早期阶段增加红光照射可以提高多种作物（包括大麻）的光合效率并促进次生代谢物的积累，将红蓝光比例（R:B 比）从 9.3:1.0 提高到 16.8:1.0 可以显著提高汉麻花序的生物量和 CBD 含量。

此外，除了红蓝光比例之外，近紫外光（UV-A，350–400 nm）在植物光照效应研究中的作用也日益受到关注。UV-A是一种长波紫外线，它利用与蓝光相同的光受体（例如隐花色素和向光素）来调节植物生长。研究表明，UV-A通过刺激次生代谢来增强植物叶片的光保护能力，进而促进次生代谢产物的产生。这些代谢产物在保护植物免受光损伤方面发挥着重要作用，具体体现在两个方面：首先，它们增强植物阻挡和过滤高强度光的能力；其次，它们还可以清除有毒的光产物，例如过氧化物和单线态氧，从而降低光抑制的可能性。

实际上，补充UV-A对汉麻植株次生代谢的积极影响也已有报道。例如，来自Jenkins 和 Livesay的报告称，补充 UV-A (390 nm) 照射提高了三种受试基因型中两种的 THC 浓度，但同时降低了所有品种的萜烯浓度。Magagnini的研究还发现 UV-A 与蓝光辐射结合使用可提高雌性花序中的大麻素含量。

研究人员写道：“在本研究中，我们使用了高CBD含量的工业大麻品种，研究了红光与UV-A光组合照射对汉麻生物量和大麻素积累的影响。实验设置了四种处理方式： 

（1）整个生长周期均采用白光照射组（对照组：V_WR_W）；

（2）营养生长期补充红光照射组  V_WRR_W ；

（3）开花期补充UV-A光照射组 V_WR_WUV；

（4）营养生长期和开花期均补充红光和UV-A光照射组 V_WRR_WUV 。

研究结果发现：“与对照组 V_WR_{W 相比， VWRRW 处理组显著促进了有效分枝数的增长（增加了18.0%），从而使花序产量提高了17.9%；而 VWRWUV 处理组则使 CBG 和 CBD 含量分别提高了52.7%和12.1%。在所有处理组中，VWRRWUV 处理组对生物量和类大麻素积累的影响最为显著，每株植物的 CBG 和 CBD 产量分别达到0.53 g 和 4.62 g， 与对照组相比，分别显著提高了91.8% ( p  < 0.01) 和 44.1% ( p < 0.01)。”}

但是，该研究指出，“V_WRR_W、V_WR_WUV 和 V_WRR_WUV 处理组之间的 CBD 产量并没有显著差异，这表明红光和 UV-A 光的联合补充对 CBD 的积累没有叠加效应。这些研究发现凸显了阶段特异性光谱策略在优化植物生长和植物化学物质含量方面的潜力。”

研究总结道：“光谱在调控汉麻植株生长和次生代谢产物的生物合成中起着至关重要的作用。在营养生长期补充红光可有效促进分枝和生物量增加，而在开花期施用UV-A辐射则显著提高了关键大麻素（尤其是CBG和CBD）的积累。研究表明，红光和UV-A联合补充可获得最高的总大麻素产量。在不同生长阶段施用红光和UV-A对CBD积累的影响并非叠加效应。未来的研究应着重优化光照强度和时间，以实现最佳的大麻素产量和植物生长效果。

该研究是在云南大学实验温室（北纬24.82°，东经102.85°）进行，试验品种为“BG29”。该品种是该研究团队无性繁殖保存的工业大麻种质资源，由昆明的汉麻田中选育的变种培育而成。虽然尚未正式注册，但该品种在当地温室种植方面具有良好的应用前景，其花序中CBD含量高达10%，CBG含量也达1%，而THC则低于0.3%的法定阈值。

当前，为顺应全球化的发展趋势，越来越多的国家或地区出于各种原因，包括促进当地经济发展和为农民提供更可持续的作物种植方式，正在修订汉麻法律法规，以推动本国产业的快速发展。通过研究这些光谱综合照明策略来赋能种植环节，我们有望能够显著提高室内汉麻种植的效率，并达到最佳的大麻素产量和植物生长效果。