Новости/Аналитика

Как минимум ряд проводимых исследований говорит о том, что полиплоидные конопляные растения обладают более крупными соцветиями, дают большее количество активных ингредиентов, могут предоставить возможность по значительному увеличению плотности трихом, сокращению периода цветения, а также улучшению иных характеристик растения. 

Полиплоидия изменила мир овощей и фруктов до неузнаваемости: вместо маленького банана, полного черных семян, коммерциализирован большой банан вообще без семян. То же самое касается арбузов, картофеля и ряда иных сельскохозяйственных продуктов. Исследователи пытаются понять, можно ли проделать то же самое с коноплей, поэтому данный вопрос был задан специалистам “Конопляного Университета”. Их комментарий как обычно публикуется без изменений либо купюр.

Вверху справа: диплоидное растение конопли в фазе роста. Вверху слева: триплоидное конопляное растение в фазе роста. Внизу справа: высушенные соцветия диплоидной конопли. Внизу слева: высушенные соцветия триплоидной конопли (фото из исследования).

Одним из самых модных терминов в мировой конопляной индустрии в наши дни является «полиплоидия». Многие считают, что полиплоидная конопля обладает реальным потенциалом для улучшения основных свойств, таких как увеличение концентрации каннабиноидов и соответственно веса цветения, сокращение продолжительности цветения и повышение устойчивости к экстремальным условиям выращивания.

От арбуза к пшенице: традиционная сельскохозяйственная практика

Идея выращивания полиплоидных растений существует уже более 100 лет, и сегодня мы все ежедневно наслаждаемся полиплоидными фруктами и овощами. Прежде чем объяснять разницу между полиплоидной коноплей и «обычной» необходимо понимать: чтобы увидеть продукт полиплоидного растения, не нужно выходить далеко за пределы холодильника или ящика для фруктов и овощей на кухне. 

Например, сегодня практически невозможно найти на рынке сорта арбуза, которые содержат черные семена (в не столь далеком прошлом большинство арбузов содержали значительное количество семян). Причиной такого изменения является выход на рынок полиплоидного арбуза, у которого в большинстве случаев не образуются семена.

То же самое касается и бананов. Прародители бананов, которые до сих пор выращивают в Юго-Восточной Азии, дают очень маленькие бананы с большим количеством крупных черных семян, поэтому эти виды бананов практически несъедобны. Однако на коммерческом рынке все бананы являются полиплоидными, дающими более крупные плоды, вообще не содержащие семян.

Вверху: «современный» (триплоидный) банан с крупными плодами без косточек. Внизу: дикий (диплоидный) банан с небольшим плодом, наполненным семенами

Как уже упоминалось, это касается не только фруктов, но и овощей, таких как, например, картофель. Полиплоидные сорта картофеля полностью захватили рынки по всему миру благодаря тому, что им удается лучше выживать в экстремальных условиях, а также производить более крупный съедобный корень.

То же самое относится и к клубнике, пшенице, винограду и многим коммерциализированным фруктам и овощам, которые являются полиплоидными.

Что такое полиплоидия

В отличие от плоидных бактерий, большинство растений на Земле, а также млекопитающих, включая человека, считаются диплоидными организмами, то есть организмами, ДНК которых содержит две копии каждой хромосомы. Однако у растений редко встречается мутация, называемая полиплоидией (мультисерийностью), при которой имеется более двух копий каждой хромосомы. Иногда бывает три копии (триплоидия), четыре копии (тетраплоидия), пять (пентаплоидия), шесть (гексаплоидия) и т. д.

Когда эта мутация развивается естественным путем в конопляном растении, это обычно происходит в случае триплоидной конопли, т.е. растения содержащего три копии хромосом вместо двух, или, в несколько более редких случаях, тетраплоидной конопли с четырьмя копиями хромосом.

Огромный потенциал полиплоидии у конопли

То, что происходит естественно и является ненормальным для природы, человек научился воспроизводить и активировать искусственно. Как уже упоминалось, это делается, например, с бананами, арбузом и картофелем, и это возможно, по крайней мере теоретически, с коноплей.

Есть те, кто уже эти технологии исследует. Не смотря на то, что эксперименты с получением полиплоидной конопли все еще находятся на ранних стадиях, можно увидеть на уже известные и признанные эффекты полиплоидии на других традиционные сельскохозяйственных культурах. Можно представить, как можно оптимизировать огромные преимущества этого явления для конопляной индустрии.

Вверху справа: диплоидное растение конопли в фазе роста. Вверху слева: триплоидное конопляное растение в фазе роста. Внизу справа: высушенные соцветия диплоидной конопли. Внизу слева: высушенные соцветия триплоидной конопли (фото из исследования).

Как минимум ряд проводимых исследований говорит о том, что полиплоидные конопляные растения обладают более крупными соцветиями, дают большее количество активных ингредиентов, могут предоставить возможность по значительному увеличению плотности трихом, сокращению периода цветения, а также улучшению иных характеристик растения. 

Более крупные соцветия - полиплоидные растения в некоторых случаях имеют более крупные органы, чем у «нормальных» (диплоидных), особенно такие органы, как листья, соцветия и корни. Например, в исследовании 2021 года сравнивались диплоидные, триплоидные и тетраплоидные конопляные растения. Результаты исследования показали, что триплоидные растения конопли, помимо прочего, имели на 23% большую массу соцветий по сравнению с диплоидными.

Большее количество активных ингредиентов - в проводимых исследованиях было обнаружено, что отдельных полиплоидные образцы содержат большее количество или другой состав активных ингредиентов по сравнению с теми же растениями в диплоидной версии. В контексте конопли речь обычно идет о флавоноидах (которые используются в растении, среди прочего, в качестве пигментов), терпенах (придающих растению уникальные ароматы) и, конечно же каннабиноидах (к которым относится основной приписываемый лечебный эффект). Действительно, изучая результаты предварительных исследований может сложиться впечатление, что даже у конопляного растения эффект полиплоидии может быть применен к химическому составу растения. Например, в исследовании 2019 года, было обнаружено, что тетраплоидные сорта конопли представляют значительную изменение состава терпенов при почти 10% увеличении концентрации каннабидиола в растении. Другое исследование также обнаружило увеличение концентрации ТГК в тетраплоидных растениях примерно на 40% по сравнению с «нормальными» диплоидными растениями.

 Слева: соцветие диплоидной конопли (на макрофотографии показана плотность трихом). Справа: соцветие триплоидной конопли (на макрофотографии показана плотность трихом). Более высокую плотность трихом можно наблюдать у триплоидной конопли.

Плотность трихом - у некоторых растений с четырьмя и более хромосомами развиваются трихомы с другим и более сложным строением по сравнению с их диплоидным вариантом, а также более высокая плотность трихом на одной и той же площади растения. Это явление также наблюдалось в исследовании, упомянутом в предыдущем разделе, в котором тетраплоидная конопля имеля плотность трихом на 40% выше, чем обычные растения. 

Сокращение времени цветения – еще одной особенностью, приписываемой некоторым полиплоидным растениям, был укороченный период цветения по сравнению с диплоидными растениями. В ходе одного из исследований было обнаружено, что тетраплоидные конопляные растения достигли зрелости всего за 48 дней цветения по сравнению с 62 днями среди диплоидных растений.

По некоторым оценкам специалистов в этой области, возможно, удастся привнести дополнительные свойства, приписываемые полиплоидным растениям и которые могут быть очень эффективными для конопляной индустрии, включая высокую устойчивость к стрессовым условиям (в основном в засушливых и жарких условиях), рост с большим количеством цветов без образования семян и т. д. 

Недостатки полиплоидных растений

Из беглого обзора небольшого количества данных по данной тематике может сложиться впечатление, что эффективное использование полиплоидных растений - это лучшее, что случилось с современным сельским хозяйством. Можно сказать, что в целом это практика, которая определила своего рода «изменение правил игры» для различных сельскохозяйственных культур, однако необходимо понимать недостатки, приписываемые данному способу выращивания.

Медленный рост - хотя отдельные из полиплоидных растений, как уже упоминалось, демонстрировали более крупные органы, а также более быстрое цветение по сравнению с диплоидными растениями, существуют явления, при которых некоторые из полиплоидных растений демонстрировали более медленный рост, чем обычно, особенно в вегетативной фазе.

Сложность в выращивании – из-за несколько более сложной генетической структуры растений генетикам и селекционерам иногда бывает сложнее предсказать, какие признаки перейдут к следующему поколению, что, естественно, усложняет программу выращивания.

Отсутствие семян – это явление присуще преимущественно триплоидным растениям (нечетное число хромосом затрудняет процесс полового размножения, в результате чего эти растения почти не дают семян). Как вы понимаете, в некоторых аспектах это явление может быть существенным преимуществом как с точки зрения защиты «авторских прав», так и с точки зрения конечного продукта (как известно, соцветия конопли продаются без семян). С другой стороны, в результате всегда будет необходимо иметь диплоидное растение, чтобы продвигать программу разведения или поддерживать определенную генетику.

Как производят полиплоидную коноплю

Большинство представителей флоры диплоидны и явление полиплоидии у растений появляется в результате естественного развития мутаций. У конопляного растения тоже наблюдается феномен полиплоидных по своей природе сортов, однако это довольно редкое явление. Исследование, опубликованное в ноябре 2023 года, показало, что в среднем одно из каждых 200 конопляных растений является триплоидным, что означает распространенность 0,5%. Аналогичное исследование относительно частоты тетраплоидных растений конопли еще не было опубликовано, но вполне вероятно, что они существуют с несколько более высокой частотой (как и в случае с большинством растений).

< Предыдущая статья     Следующая статья >