几千年间，大麻一直是全球重要作物，在超过一万年的时间里为人类提供种子油、纺织品和食物等。尽管如今大麻因四氢大麻酚(THC)广为人知，但它仍是研究不足且利用不足的资源。美国2014年和2018年通过的立法重新激发了大麻在药用、谷物和纤维应用方面的发展。

2025年5月28日，索尔克研究所研究人员在《自然》杂志发表成果，创建了迄今最全面、高质量、详细的大麻基因图谱。该团队分析193种不同大麻基因组，揭示其前所未有的多样性、复杂性与未开发潜力。这一里程碑式成果是俄勒冈州生物多样性中心、俄勒冈州立大学和HudsonAlpha生物技术研究所多年合作的结晶。

“大麻是地球上非凡植物之一，过去一万多年在全球意义重大，但因一个世纪法律限制，仍是现代开发程度最低的主要作物。”研究资深作者、索尔克研究所研究教授托德·迈克尔称，团队分析近200个不同大麻基因组构建最完整植物基因图谱，刚看到这种神奇植物全部潜力，新基因组蓝图有助于在农业、医药和生物技术领域解锁新化合物和性状。

大麻是原产于亚洲的开花植物，能生产坚韧纺织纤维，有药用价值。大麻是化学宝库，可产生超30%(以干重计)的萜烯和大麻素，萜烯产生香气，大麻素有多种治疗功效。非致幻性大麻二酚(CBD)拓宽了公众对大麻的认识，CBD、THC及100多种其他大麻素可用于治疗多种疾病。

大麻基因组复杂，不同植株有明显雌雄性，且含有许多可“跳跃”的转座因子，解开选择性育种对大麻基因组多样性影响的谜团困难。传统短读长测序方法研究大麻基因组有限，较新的长读长测序技术可一次捕获数千个碱基对。迈克尔实验室博士后研究员Lillian Padgitt-Cobb表示，团队是首批在泛基因组背景下大规模利用长读技术的人之一，研究成果可为培育有利性状提供信息。

迈克尔早在2018年就使用长读测序生成大麻染色体水平基因组，揭示大麻素合成复杂遗传结构等。此次新研究突出之处在于完整性，包含迄今最多基因组，是第一个包含性染色体且具有单倍型解析度的研究。大麻是二倍体植物，该团队解析了大麻两组染色体，发现前所未有的遗传变异数量。

团队收集144种不同大麻植物基因组，组装成193个基因组，其中181个此前未被编目。基因组高质量使研究人员解析以前未见过的遗传模式，发现物种内部存在意想不到的多样性，一些最通用的基因是产生大麻素的基因，而与脂肪酸代谢、生长和防御相关的基因不一致，这些变异基因是未开发的育种库。研究还发现脂肪酸生物合成途径的结构变化有助于产生四氢大麻酚(THCV)，THCAS和CBDAS这两个基因可能因人类主导的育种承受选择压力，且大麻素基因位于转座因子中。

展望未来，研究人员发现一些农业优化目标。通过分析欧洲和亚洲基因组差异，推测亚洲某地可能存在古老大麻近缘种，将为培育更具抗逆性的大麻植物提供信息。对性染色体的新见解表明，育种计划可能错失了雄性基因组中编码的宝贵遗传多样性和性状潜力，将真正雄性植物纳入育种策略，或许能拓展作物改良机会。

迈克尔实验室博士后研究员瑞安·林奇表示，过去10年育种者提高大麻产量成效不错，新见解可指导育种工作，推动大麻和大麻油在人类健康和工业应用方面蓬勃发展。短期内，团队希望泛基因组成为全球研究人员的动态资源，指导种植策略，实现大麻作为多用途作物的未开发潜力。

更多信息： Ryan C. Lynch 等人，《野生镶嵌大麻泛基因组中的驯化大麻素合酶》，《自然》(2025)。