大麻又名火麻、汉麻、线麻等，籽用大麻在食品、医药、纺织、造纸等多个领域被广泛使用，是一种重要的工业原料。

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籽用大麻植物。张立武供图

9月15日，福建农林大学麻类研究室联合该校基因组与生物技术中心在《植物通讯》（Plant Communications）上发表了首个染色体级别的籽用大麻参考基因组图谱。他们在此基础上解析了种子中脂肪酸和维生素E合成途径关键基因的作用，为籽用大麻的功能基因验证和分子设计定向育种提供重要的app意义和应用价值。 

最古老的栽培经济作物

大麻（Cannabis sativaL.）为大麻科、大麻属一年生草本植物。它是一种二倍体（2n=20）植物，由9条常染色体和一对性染色体组成。

大麻栽培历史悠久，是世界上最古老的栽培经济作物之一。我国是世界上最古老的汉麻生产国和起源地之一，根据记载已有6000多年的历史。目前，大麻主要分布在亚洲及欧洲等地。

根据用途和大麻素含量，大麻可分为纤用型（工业大麻）、籽用型（油用型）、药用型等。籽用大麻籽产量高，含油量可达32%以上。籽用大麻食用油中不饱和脂肪酸的含量约为90%，其中必需脂肪酸的含量约80%；还含有丰富Omega-3脂肪酸和维生素E。

论文通讯作者、福建农林大学教授张立武告诉《明升中国app报》，籽用大麻几乎全身是宝，被广泛应用于生产纸张、纺织品、建筑材料、食品、医药、化妆品、合成塑料和玻璃纤维等方面。

其中，籽用大麻种子因其具有较高的含油率而被用来生产麻籽油，它的主要成分为不饱和脂肪酸（亚油酸、亚麻酸、油酸等）和维生素E，还富含人体易吸收的麻仁球蛋白、白蛋白及8种必需氨基酸，营养成分众多，其加工制品营养价值高。在我国，大麻种子常被用来制成火麻油、可食用火麻仁等。

除籽用外，大麻纤维因其具有抗菌杀毒、吸湿、透气、抗静电、柔软适体等优良特点，而被作为一种环保型的纤维原料广泛使用。 

首个高质量的籽用大麻基因组

论文第一作者、福建农林大学博士生魏华伟介绍，他们以籽用优良品种“榆社火麻”为材料，采用二代、三代测序策略，同时结合Hi-C染色体构象捕获技术，首次完成了籽用火麻染色体水平全基因组测序和组装工作。

该研究获得的籽用大麻基因组大小为794 Mb，评分较高。张立武说：“与先前已发表的药用大麻基因组图谱相比，籽用大麻基因组图谱显示出更高的组装质量。”

比较基因组学分析表明，籽用大麻与桑树亲缘关系最为密切，其分化时间为5600万年前。他们研究发现，籽用大麻在进化过程中经历了两次全基因组加倍事件。

为了探究不同类型大麻之间的差异，特别是籽用大麻中特异基因的作用。该团队对籽用大麻、野生大麻和药用大麻进行了比较基因组学分析，发现它们之间共有的基因家族有14439个，而籽用大麻特异的基因家族有2636个，其中有30个基因在脂质分解代谢过程中显著富集。他们还分析鉴定出许多与氧化磷酸化、光合作用等相关的特异性基因，这可能与种子中具有丰富的抗氧化成分特性有关。 

筛选脂肪酸合成关键基因

油酸能调节人体血浆中高、低密度脂蛋白胆固醇的浓度比，可降低血液胆固醇，预防动脉粥样硬化。

然而，张立武指出，目前国内外对大麻籽的研究主要集中在麻籽的营养成分、麻籽油制取、麻籽蛋白的制备与功能特性等方面，对大麻籽油脂肪酸合成的研究较少。

“为了更好的了解大麻中脂肪酸和维生素E的合成过程以及哪些基因参与这个过程，我们在籽用大麻中分别鉴定了36个脂肪酸合成基因和16个维生素E生物合成途径基因，并对他们的表达谱进行了分析。”魏华伟说。

结果发现，SAD和FAD作为油酸和亚油酸合成的关键基因，其基因拷贝数在籽用大麻中发生了增加，这可能是大麻种子中含油量丰富的原因。

种子的成熟过程是非常复杂的，随着种子的成熟，脂肪酸和维生素E也在不断的积累，而参与这个过程的基因也是非常值得探究的。

魏华伟介绍，他们通过分析大麻种子成熟过程的转录组，结合共表达网络分析，发现了8个参与脂肪酸合成的关键基因，2个参与维生素E合成的关键基因。

“这些关键基因的筛选，为进一步脂肪酸合成机制的研究奠定了基础。”张立武说。 

相关论文信息：http://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100718