คุณเปลี่ยนกลิ่นของสายพันธุ์ได้ไหม?

สิ่งที่คุณต้องรู้

กลิ่นของสายพันธุ์คุณถูกกำหนดด้วยว่ามันแสดงออกยีน terpene synthase ตัวไหนและในระดับเท่าไร ทีมของ Allen ที่ Steep Hill Labs ทำแผนที่ตระกูลยีน terpene synthase ทั้งหมด — 55 ยีนรวม — และทำโปรไฟล์ terpene ข้าม 240 cultivar ข้อสรุปตรงไปตรงมา: คุณกระตุ้นผลได้ terpene ด้วยสภาพแวดล้อมได้ แต่คุณเขียนสูตร terpene ใหม่ไม่ได้ The Cheese จะกลิ่นเหมือนชีส The Haze จะกลิ่นเหมือนเฮซ นั่นไม่ใช่ข้อจำกัด — นั่นคือรากฐานของการคัดเลือกพันธุกรรมที่เชื่อถือได้

การเข้าใจว่า terpene ถูกกำหนดทางพันธุกรรม ไม่ใช่ถูกปรับเปลี่ยนด้วยสภาพแวดล้อม ช่วยให้คุณตัดสินใจเรื่องการผสมพันธุ์ได้ฉลาดขึ้น เลือก cultivar ได้แม่นยำขึ้น และเลิกเสียเวลากับการปรับสภาพแวดล้อมที่ไม่เปลี่ยนโปรไฟล์

วิทยาศาสตร์

การศึกษาของ Allen มีสองส่วน อย่างแรก พวกเขาทำโปรไฟล์ปริมาณ terpene ข้าม 240 cultivar กัญชาด้วยการวิเคราะห์ GC-MS ของตัวอย่างดอกที่จะส่งไป dispensary ในรัฐวอชิงตัน อย่างที่สอง พวกเขาใช้การประกอบจีโนม Jamaican Lion ที่เพิ่งมีให้ใช้ เพื่อระบุและจำแนกยีน terpene synthase (TPS) ทั้งหมด — เอนไซม์ที่สร้าง terpene จากโมเลกุลตั้งต้นจริงๆ

ความหลากหลายของ terpene ข้าม cultivar: ตัวอย่างดอกโดยเฉลี่ยมี terpene ที่ตรวจพบได้ 11.2 ตัวที่เกิน 1% ของปริมาณ terpene ทั้งหมด โดยมี 5.4 ตัวที่เกิน 5% terpene ที่เด่นสุด (มักเป็น myrcene, caryophyllene, limonene หรือ terpinolene) เฉลี่ยแค่ 35% ของทั้งหมด terpene สี่ตัวบนสุดคิดเป็น 72% ของปริมาณรวม นี่หมายความว่าโปรไฟล์ terpene ซับซ้อน — ไม่เคยมีแค่ “terpene ตัวเดียว” ที่นิยามสายพันธุ์ ถึงแม้การตลาดจะบอกตรงข้าม

คู่ terpene ที่สัมพันธ์กัน: นี่คือข้อค้นพบที่เผยการควบคุมในระดับเอนไซม์ β-caryophyllene และ α-humulene แสดงค่า R² ที่ 0.92 — สัมพันธ์กันเกือบสมบูรณ์แบบ นั่นเพราะ TPS9 เอนไซม์ตัวเดียว ผลิตทั้งสองสารในอัตราส่วนราว 3:1 D-limonene และ camphene: R² = 0.92 α-terpineol และ fenchol: R² = 0.85 เมื่อ terpene สองตัวสัมพันธ์กันแน่นข้าม cultivar หลายร้อยตัว มันหมายความว่ามันมาจากเอนไซม์เดียวกัน คุณเพิ่มตัวหนึ่งโดยไม่เพิ่มอีกตัวไม่ได้ และคุณเปลี่ยนอัตราส่วนไม่ได้เพราะอัตราส่วนถูกสร้างเข้าไปในตำแหน่งกัมมันต์ (active site) ของเอนไซม์

ตระกูลยีน: Allen ระบุยีน TPS แบบเต็มความยาว 55 ยีนในจีโนมกัญชา จำแนกเป็นสามตระกูลย่อย: TPS-a (sesquiterpene synthase 21 ตัว), TPS-b (monoterpene synthase 26 ตัว) และ TPS-c (diterpene synthase 4 ตัว) มีแค่ 12 ตัวที่ถูกจำแนกเชิงหน้าที่ก่อนการศึกษานี้ ข้อมูลการแสดงออก RNA จาก Purple Kush แสดงว่ามีแค่สามยีน (TPS1, TPS18, TPS5) ที่ครองการแสดงออก TPS ทั้งหมด โดย TPS1 (limonene synthase) เป็นตัวที่แสดงออกมากที่สุดโดยรวม

เอนไซม์หลายผลิตภัณฑ์: เอนไซม์ TPS ของกัญชาส่วนใหญ่ผลิต terpene หลายผลิตภัณฑ์จากสารตั้งต้นตัวเดียว TPS5 ผลิต β-myrcene เป็นผลิตภัณฑ์หลักแต่ก็สร้าง α-pinene ด้วย TPS33 ผลิตทั้ง α-terpinene และ γ-terpinene ในปริมาณราวๆ เท่ากัน ธรรมชาติหลายผลิตภัณฑ์นี้คือเหตุที่โปรไฟล์ terpene ซับซ้อน — ยีนที่แสดงออกสูงจำนวนน้อยผลิตชุดสารที่ซ้อนทับกัน และโปรไฟล์รวมเกิดจากผลลัพธ์ที่รวมกัน

ยีน TPS เฉพาะราก: ทีมของ Allen ค้นพบคลัสเตอร์ของยีน TPS สี่ตัวที่เกือบเหมือนกันซึ่งแสดงออกเฉพาะในราก ไม่ใช่ดอก monoterpene synthase ของรากเหล่านี้มีผลิตภัณฑ์ที่ยังไม่รู้ แต่อาจมีบทบาทในปฏิสัมพันธ์เชิงนิเวศใต้ดิน ข้อค้นพบนี้หมายความว่าต้นสร้าง terpene ที่คุณไม่เคยดม ในเนื้อเยื่อที่คุณไม่เคยเก็บเกี่ยว เพื่อวัตถุประสงค์ที่ไม่เกี่ยวกับโหลของคุณเลย

วิธีนำไปปฏิบัติ

• เลือกพันธุกรรมของคุณตามโปรไฟล์ terpene ไม่ใช่ตามวิธีปลูก ถ้าคุณอยากได้ดอกที่ limonene เด่น ปลูก cultivar ที่แสดงออก TPS1 สูง ถ้าคุณอยากได้ myrcene หาพันธุกรรมที่แสดงออก TPS5 หนักๆ ไม่มีปริมาณกากน้ำตาล แสง UV หรือการบงการอุณหภูมิเท่าไรที่จะแปลงสายพันธุ์ myrcene เด่นให้เป็น limonene เด่นได้

• เลิกเชื่อป้าย “indica vs sativa” สำหรับความคาดหวังเรื่อง terpene ข้อมูลของ Allen แสดงว่าโปรไฟล์ terpene จับกลุ่มตาม cultivar ไม่ใช่ตามการแบ่ง indica/sativa สายพันธุ์ “sativa” สองตัวมีโปรไฟล์ terpene ต่างกันโดยสิ้นเชิงได้ และตัวที่ติดป้าย “indica” มีโปรไฟล์เดียวกับตัวที่ติดป้าย “sativa” ได้ ชื่อคือการตลาด ไม่ใช่เคมี

• โฟกัสที่สิ่งที่คุณควบคุมได้: จังหวะเก็บเกี่ยวและสภาวะการตากแห้ง/curingมีผลต่อว่า terpene ตัวไหนถูกรักษาไว้ในผลผลิตสุดท้าย แม้ว่ามันจะเปลี่ยนไม่ได้ว่าต้นสร้าง terpene ตัวไหน Monoterpene (myrcene, limonene, pinene) ระเหยง่ายและระเหยไประหว่างการตากแห้งที่รุนแรง การตากแห้งแบบเบาและช้ารักษาโปรไฟล์ที่พันธุกรรมสร้างไว้ได้มากกว่า

• ถ้าคุณกำลังคัดเลือกเมล็ดหรือ clone ขอผลตรวจ terpene จากผู้ผสมพันธุ์ ไม่ใช่แค่เปอร์เซ็นต์ THC ข้อมูล terpene บอกคุณได้มากกว่าว่าดอกจะกลิ่นและรสจริงเป็นอย่างไร มากกว่าชื่อสายพันธุ์หรือคำบรรยายการตลาดใดๆ

Seb’s Corner (Level 2+)

การจัดระเบียบเชิงจีโนมของตระกูล TPS เผยให้เห็นอะไรหลายอย่าง ราวครึ่งหนึ่งของยีนอยู่ในแถวจีโนม (genomic array) — คลัสเตอร์ของยีนที่เกี่ยวข้องใกล้ชิดบนโครโมโซมเดียวกัน บ่งชี้เหตุการณ์การทำซ้ำยีน (gene duplication) ที่เพิ่งเกิด คลัสเตอร์ใหญ่ที่สุดมียีน TPS-b 11 ตัวกินพื้นที่ราวหนึ่งเมกะเบส รวมถึง synthase ของ limonene (TPS1), α-pinene (TPS2), β-myrcene (TPS3) และ β-ocimene (TPS13) ที่ถูกจำแนกแล้ว ยีนเหล่านี้มีความเหมือนกันของกรดอะมิโนเฉลี่ย 66% บ่งชี้ว่ามันแยกตัวจากบรรพบุรุษร่วมแต่อยู่ภายใต้การคัดเลือกที่ต่างกันเพื่อความจำเพาะของผลิตภัณฑ์ คลัสเตอร์ TPS5/TPS11 น่าสนใจเป็นพิเศษ: TPS5 (myrcene synthase ตัวเด่น) มีความเหมือน 73% กับ synthase เฉพาะรากสี่ตัว (TPS11, TPS36, TPS37, TPS38) ทั้งที่มีรูปแบบการแสดงออกต่างกันโดยสิ้นเชิงและน่าจะมีผลิตภัณฑ์ต่างกัน นี่บ่งชี้ว่าวิวัฒนาการของโปรโมเตอร์เฉพาะเนื้อเยื่อ ไม่ใช่แค่วิวัฒนาการของลำดับโค้ด เป็นตัวขับสำคัญของการกระจายความหลากหลายของโปรไฟล์ terpene สำหรับผู้ผสมพันธุ์ นัยสำคัญคือการปรับเปลี่ยนโปรไฟล์ terpene ต้องอาศัยการเปลี่ยนแปลงในระดับการกำกับ (ยีนตัวไหนถูกเปิด ที่ไหน และเมื่อไร) พอๆ กับในระดับโปรตีน (เอนไซม์แต่ละตัวผลิตอะไร) สิ่งนี้ทำให้การผสมพันธุ์ terpene ซับซ้อนกว่าการผสมพันธุ์ chemotype ของcannabinoid ซึ่ง locus ทางพันธุกรรมตัวเดียวควบคุมอัตราส่วน THC:CBD

สิ่งที่ต้องระวัง

• ธาตุอาหาร “เร่ง terpene”: สารตั้งต้น terpene (GPP สำหรับ monoterpene, FPP สำหรับ sesquiterpene) ถูกสังเคราะห์จากสารกลางของเมตาบอลิซึมปฐมภูมิ — pyruvate, glyceraldehyde-3-phosphate และ acetyl-CoA สิ่งเหล่านี้มีอยู่อย่างเหลือเฟือในต้นที่สุขภาพดี กินอิ่มทุกต้น ไม่มีหลักฐานว่าอาหารเสริมธาตุอาหารเฉพาะตัวเพิ่มการป้อนสารตั้งต้น terpene เกินกว่าที่โภชนาการปกติให้ ถ้าสินค้าอ้างว่า “เร่ง terpene” ขอการทดลองที่ผ่าน peer-review มันไม่มีอยู่

• มายาคติการปรับ terpene ด้วยสภาพแวดล้อม: อุณหภูมิที่ตกลง แสง UV เทคนิคความเครียด — ไม่มีตัวไหนเปลี่ยนโปรไฟล์ terpene ที่พันธุกรรมกำหนดไว้ มันอาจกระตุ้นความเข้มข้น terpene รวมขึ้นเล็กน้อย (ระดับเสียง) แต่ไม่เปลี่ยนอัตราส่วน (EQ)

• Pheno-hunt เป็นรูเล็ตทางพันธุกรรม: ถ้าคุณปลูกจากเมล็ด (ไม่ใช่ clone) phenotype สองตัวจากการผสมเดียวกันแสดงออกชุดยีน TPS ต่างกันได้เพราะการแยกตัวทางพันธุกรรม (segregation) การผันแปรนั้นเป็นพันธุกรรม ไม่ใช่สภาพแวดล้อม พอคุณเจอ pheno ที่ต้องการแล้ว clone มันเพื่อรักษาไว้

• ความไม่น่าเชื่อถือของชื่อสายพันธุ์: “OG Kush” สองตัวจากแหล่งต่างกันมีโปรไฟล์ terpene ต่างกันโดยสิ้นเชิงได้ ชื่อคือการตลาด ผลตรวจคือเคมี

Quiz