摘要：科学家分析了近200个大麻基因组，以创建迄今为止该植物的最全面，高质量，详细的遗传图集。该地图集揭示了该物种中空前的多样性和复杂性，为基于大麻的农业，医学和工业的进步奠定了基础，并建立在人类与大麻之间的10，000年历史的关系上，表明大麻可以与其他农作物一样重要。...

千年来，一直是全球重要的农作物。虽然今天以其精神活性素THC（四氢酚）的精神活性而闻名，但从历史上看，一直是人类文明的基石，提供了10，000多年的种子油，纺织品和食物。如今，仍然是一种研究的资源，但在2014年和2018年通过的美国立法已重新激发了用于药用，谷物和纤维应用的作物开发。

迄今为止，萨克研究所的研究人员创造了最全面，最高质量，详细的遗传图集。该小组分析了193个不同的基因组（整个遗传信息集），揭示了这种基础农业物种中前所未有的多样性，复杂性和未开发的机会。这项具有里程碑意义的成就是与俄勒冈州立大学，俄勒冈州立大学和哈德森尔法生物技术学院进行了多年合作的结果。

这些发现，发表在自然2025年5月28日，为基于的农业，医学和工业的变革性进步奠定了基础。

“是地球上最非凡的植物之一。尽管它作为药物，食品，种子油和纤维的全球重要性至少在过去的10，000年中，但它仍然是现代最不发达的主要作品之一，这主要是由于法律限制的一个世纪，”萨尔克研究和研究教授托德·迈克尔（Todd Michael）说。 “迄今为止，我们的团队通过分析了近200种多样化的基因组来构建植物的最完整的遗传图或pangenome，这表明我们刚刚开始看到这种令人惊奇的植物的全部潜力。这些相同的法律限制激发了地下繁殖革命，揭示了这种化学物质的，这是一种新的基因组蓝图，我们可以将现代化的现代化繁殖，而不是现代的繁殖，而繁殖的繁殖却不属于现代繁殖。医学和生物技术。”

背景：作为化学强大

sativa，也称为，是亚洲原生的开花植物。具有许多独特的特征，使其在人类历史的过程中成为重要的作物，例如它为纺织品生产强纤维的能力或其药物品质是由于它是少数生产大量素的植物之一。今天的创新者建议，油可以与合适的繁殖竞争性低油菜籽或大豆竞争，或者衍生物甚至可以用作喷气燃料的可持续替代品。

是一个化学强大的力量。它可以通过干重30％以上，因为萜烯和素，即植物以防止捕食者来保护的小型化学物质，但人类将其用于改变情绪的目的。萜烯创造出精致的香气，吸引我们进入水果和花朵，而素与人体相互作用以提供许多治疗特性。当“夏洛特的网络”菌株用于治疗癫痫发作时，一种非精神化二酚（CBD）的一种素（CBD）扩大了公众对的看法。 CBD，四氢酚（THC）以及其他100多个研究的素已被用来治疗各种疾病，包括疼痛，关节炎，恶心，哮喘，抑郁症和焦虑症。

重要的是，这种选择性育种对基因组多样性的影响仍然是一个谜。由于具有复杂的基因组，因此解决这个谜团已被证明很困难。首先，是不到5％的植物，在不同的植物上拥有不同的男性和男性。其次，基因组包含许多可转座元素，这些元素是重复的DNA伸展，可以在基因组周围“跳跃”，因此很难。

主要发现：新的，令人惊讶的多样化的遗传模式

科学家使用一种称为测序的技术来确定核酸的模式，核酸的模式在DNA的双螺旋中连接，沿DNA链形成碱基对。传统的短阅读测序方法将DNA切成碎片，每次仅几百个碱基对进行调查。较新的长阅读测序技术可以捕获成千上万底座对。

Co-First作者Lillian Padgitt-Cobb说：“通过短读测序技术可以发现的局限性，因为当观察基因组的复杂区域（尤其是重复的DNA序列）时，这些简短的遗传摘录是不可能以任何有意义的方式缝合在一起的。” “我们是第一个在pangenome环境下利用这项长阅读技术的人，随之而来的是所有这些见解，这些见解可以使结构变化和基因顺序订购，这可以为最终游戏的决定提供有关将有利特征繁殖到植物中的决策。”

这项研究不是第一个使用长阅读测序的研究 - 实际上，迈克尔本人是第一个在2018年使用长阅读测序来生成染色体级别基因组的研究人员，该研究揭示了合成素的复杂遗传结构，并解释了抗肌动症Charlotte网络背后的育种历史。这项新研究与众不同的地方就是它的完整性。它包含迄今为止最多的基因组，并且是第一个包括性染色体，并且是第一个具有单倍型分辨率的。

是一个二倍体植物。这意味着，像人类一样，它包含两组染色体，一组从雄性植物继承，另一组是从雌性植物中继承的。迄今为止发表的大多数基因组只能解码一个染色体（也称为单倍型分辨率），但团队已解决两个都一组染色体。通过查看这两个染色体组，研究人员揭示了前所未有的遗传变异 - 可能是人类的20倍。

Padgitt-Cobb解释说：“有了这种单倍型的分辨率，我们可以研究仅从一种父植物中继承的东西，并开始理解该植物的繁殖和背景。”

该小组的研究从世界各地的144种不同植物中收集了基因组，并组装了193个总基因组，其中181个从未被分类。由于该单倍型的分辨率，基因组总数大于植物的总植物，因为研究了两个染色体组的每种植物都会产生两个基因组组件。这些许多基因组构成了pangenome，该基因组经过分析，以了解物种中遗传多样性的全部程度。

收集的基因组的高质量使研究人员能够解决以前看不见的遗传模式，包括负责素合成的基因结构，并通过掺入性染色体，首先看染色体。

他们的第一个发现是该物种内部有意外的多样性。在整个pangenome中，每个基因组中发现了23％的基因，55％为几乎通用（在95％-99％的基因组中可见），21％在5％至94％的基因组中，而少于1％的人完全独一无二。一些最普遍的基因是产生素的基因。

虽然素基因在基因组之间是一致的，但与脂肪酸代谢，生长和防御有关的基因却不是。这些可变基因是一个未开发的繁殖池，它们的选择性繁殖也可以使在田间更强大或改善油的营养含量，使其成为现有种子油中的竞争者。值得注意的是，研究小组发现，脂肪酸生物合成途径的结构变化有助于产生四氢酶（THCV），这是一种罕见的varin型素，引起了其非精神活性，能量能量的效果的关注。

研究人员更仔细地研究了整个pangenome的素基因，得出的结论是，两个基因THCA和CBDA可能在THC和CBD含量的人为指导育种的强烈选择压力下。重要的是，他们发现素基因位于可转座元素中。这些“跳跃”转座元素内的基因有选择地繁殖，反过来又在植物中造成了巨大的多样性。

展望未来：为健康和行业优化植物

研究人员还确定了有趣的农业优化目标。首先，通过查看欧洲和亚洲基因组之间的差异，他们得出结论，亚洲某个地方可能有一个古老的亲戚在等待发现。这个野生亲戚将具有与其独特的环境历史有关的新型遗传适应，这使其成为繁殖更富有弹性作物的植物的丰富信息。

最后，对性染色体的新颖洞察力表明，有基因仅有的出现在“父亲”植物中，可用于繁殖表现更好的后代。现代育种利用“女性化”，农民诱使雌性植物制作雄花 - 完全绕过Y染色体。这些新发现表明，繁殖计划可能缺少有价值的遗传多样性和绕过男性基因组中编码的特质。将真正的雄性植物纳入繁殖策略可以解锁忽视的遗传收益并扩大作物改善的机会。

迈克尔实验室的博士后研究员联合第一作者瑞安·林奇（Ryan Lynch）说：“在过去的十年中，育种者已经做出了不错的工作，使成为经济上可行的农作物。” “一旦那里有市场兴趣，再加上对可以指导繁殖工作的基因组的新见解，我可以看到和油在人类健康和行业应用中确实蓬勃发展。”

在短期内，团队希望pangenome将成为世界各地的研究人员的动态资源，以基于培养策略的依据并使用，从而帮助实现的潜力，作为纤维，种子油和药物的宝贵多种用途。