工業大麻轉錄組學研究進展

李紫薇，李洪超，王曉楠，趙越，曹焜，王盼，朱浩，肖湘

(黑龍江省科學院大慶分院，黑龍江大慶 163316)

工業大麻(CannabissativaL.)是大麻科、大麻屬(CannabisL.)一年生直立草本植物，其四氫大麻酚(Tetrahydrocannabinol，THC)含量小于0.3%，不具有毒品利用價值，可進行種植加工及利用[1]。工業大麻作為最早種植的經濟作物之一，在中國已有六千多年的栽種歷史[2]，根據其用途，可將大麻分為纖用、籽用、藥用、籽纖兼用和纖藥兼用等類型[3]。據統計，世界上由大麻衍生出的產品達2 萬多種，涉及紡織、造紙、食品、醫藥及復合材料等領域，如:麻皮可制成服裝、紙張、繩索等，其葉、花、根可以入藥，也可以用作土壤肥料；莖稈可制成密度板等新型復合材料，具有極高的經濟價值[4]。

轉錄組測序技術(RNA－Seq)，是指將高通量測序方法應用到由mRNA 逆轉錄生成的cDNA上，能夠迅速準確獲得特定物種組織或器官在特定生理狀態下幾乎所有轉錄本序列信息和表達信息[5]，該技術具有速度快、準確度高、操作成本低等優勢[6]。隨著測序技術的發展，轉錄組測序技術在工業大麻的基因轉錄組、新基因挖掘、抗脅迫機制、分子育種及其纖維發育調控等研究領域獲得重大突破，在缺少參考基因組的條件下，轉錄組測序技術不僅能獲得樣本中的序列信息，還能對序列的表達量進行定量分析，研究差異基因的表達情況[7－8]。由于工業大麻產業的蓬勃發展以及創新性應用如火如荼，當下產業發展對種質資源提出更高的要求，同時工業大麻種植也逐步由耕地向條件惡劣的非種植地擴大轉移，這使培育多功能、抗逆性強工業大麻品種迫在眉睫[9]，因此精準鑒定、深度發掘優異基因和特色品種資源并解析其分子機理，對工業大麻品種遺傳改良及產業創新發展至關重要。伴隨著轉錄組技術和生物信息的迅速發展以及測序成本的減少，轉錄組測序技術在工業大麻中廣泛應用。因此，本文闡述了轉錄組測序技術在工業大麻上的研究現狀，并展望了其在工業大麻中的應用前景。

1 轉錄組測序分析相關概念

轉錄組的概念最早于1995年由Velculescu 提出，廣義上指特定生理條件下，細胞內所有轉錄產物的集合，主要包括mRNA 和非編碼RNA，狹義上指所有編碼蛋白質的mRNA 的總和[10]。轉錄組測序在有參考基因的條件下，可以進行序列可變剪切的調控[11－13]、轉錄圖譜的繪制[14－15]、基因家族篩選及驗證分析[16]；在沒有參考基因組的條件下，轉錄組測序也可以進行新基因的深度挖掘[17－19]、代謝途徑的確定[20]和低豐度轉錄本的發掘[21－22]。轉錄組學研究涉及的方法多樣，如雜交技術、cDNA 芯片、高通量測序等?，F階段轉錄組學研究主要使用高通量測序技術，通過高通量測序技術反映某一物種的mRNA 特定情況和時間點下基因的表達情況[8]。

高通量測序技術(High－throughput sequencing)又稱為“下一代測序技術”，指能夠一次同時對大量核酸分子進行平行序列測定的技術[23]。自1953年沃森、克里克通過雙螺旋結構認識核酸的空間結構后，人們開始探究其序列信息，測序技術發展也由此拉開序幕。1977年生物化學家Sanger 發明了鏈終止測序法，至今仍被人們認為是第一代測序技術。隨著測序需求日益增多，第一代測序法費時費力、成本高，已不能滿足人們的需求，因此開發出第二代測序技術。第二代測序技術以更低的成本實現了高通量和自動化，同時還提升了測序的分辨率，優化了RNA 剪切修飾功能[24]。目前，在二代測序平臺中，454 測序技術平臺最早實現商業化[25－26]。但存在的問題是，第二代測序技術需要從頭組裝并且拼接過程比較復雜，且只能對基因的局部結構進行檢測，具有一定的局限性[27]，因此，第三代代表性測序技術中的單分子實時測序技術，其通量高且測序讀數長，測序過程無須進行PCR 擴增和打斷，能直接獲得完整的轉錄本，但正因為在測序時沒有經過模板擴增，其測序信號的檢測與邊合成邊測序的二代測序技術相比較弱，易在堿基識別時產生隨機錯誤[28]，因此第三代測序準確度比前兩代低，且測序成本較高，目前更多研究還是以二代測序技術為主[29]。

現如今，轉錄組測序技術已發展成為重要的分子生物學分析方法，被廣泛應用于各研究領域。近年，工業大麻轉錄組學測序是比較活躍的領域，了解其基因表達、分析其功能和調控機制、挖掘功能基因以及開展次生代謝產物途徑等研究，有助于在其遺傳育種理論與技術途徑領域獲得新突破，為育種研究提供有益指導。

2 工業大麻轉錄組測序研究進展

2.1 工業大麻基因組及關鍵活性成分研究

從2011年工業大麻基因組草圖發表到2020年5月公安部物證鑒定中心發表了一個高質量染色體水平的野生大麻參考基因組，標志著工業大麻逐步進入了基因組時代[30]。Van 等[31]利用轉錄組和基因測序技術對高含量四氫大麻酚酸(Tetrahydrocannabidiol acid THCA)的大麻品種Purple Kush(PK)及低含量THCA 品種“Finola”和“USO－31”進行對比分析，得到一個534 Mb 的PK 基因組草圖，同時也發現THCA 合成酶(Tetrahydrocannabinol synthase THCAS)在大麻素合成通路顯著上調，且在PK 中表達遠高于Finola 品種，該研究不僅進一步明確了大麻轉錄組的特征，同時也為后續培育具有大麻素特征的品種及揭示工業大麻基因型和化學型的遺傳關系奠定了基礎。

大麻素類化合物作為工業大麻活性成分具有多種功效，目前已從大麻中分離鑒定150 余種，其中大麻酚(Cannabinol，CBN)、大麻二酚(Cannabidiol，CBD)和THC 在醫藥領域應用廣泛[32]。CBD具有抗菌、消炎以及抗腫瘤等多種價值。為了探究通過栽培手段合成CBD 的環境影響機制，嚴江濤[33]利用RNA－Seq 對室外和室內兩種培育環境下工業大麻品系C4 的CBD 合成分子機制進行分析，發現在室外培育條件下，BDAS、CYP86B1和ALDH2C4這些基因表達量比室內條件明顯增加，也發現苯丙酸生物合成途徑主要調控CBD 的合成，該研究明確了調控CBD 合成的主要代謝通路，并推測BDAS、CYP86B1和ALDH2C4這些基因參與CBD 的合成，同時除了培養環境對工業大麻CBD合成有影響，施加外源激素對CBD 合成機制也有一定作用。吳珊[34]利用20 mg/L 激動素(KT)對工業大麻材料DMG227 噴施處理30 d 并進行轉錄組測序，與無外源激素處理比較分析，發現KT 噴施處理可調控大麻植物體內的次生代謝途徑，從而使植株的CBD 與THC 含量明顯升高，同時倍半萜和三萜生物合成次生代謝途徑富集到許多萜烯合酶基因家族，且這些萜烯合酶基因顯著表達。因此猜測，CBD 和THC 含量增加與KT 處理調控萜烯合酶的表達有關。為進一步探究大麻素生物合成途徑中基因的表達水平，Braich 等[35]利用雌性工業大麻的根、莖、花等組織構建和注釋了基因表達的轉錄組圖譜，并與雄性工業大麻營養組織和生殖組織進行基因差異比較分析，挖掘出大量與大麻素合成相關的候選基因CsTPS5FN、CsTPS9FN和CsTPS12PK。

在繼利用轉錄組測序技術挖掘工業大麻活性成分合成酶及關鍵基因后，Varaerg 等[36]基于來自不同譜系的69 個大麻品種的全基因組序列，通過對數據進行組裝及從頭測序分析，發現大麻素合成途徑編碼CBDA/THCA 合成酶基因在基因拷貝數(CN)上存在差異，并獲得多個CBDA/THCA合成酶基因家族的同源基因，該研究驗證了轉錄組研究結果，并從基因組水平上解釋了大麻素含量變化的調控機理。同時，Zager 等[37]通過對9 個不同品種工業大麻的腺毛進行轉錄組和代謝組分析，利用加權基因共表達網絡分析方法揭示了一個與大麻素和萜類化合物生物合成相關基因的共表達網絡，鑒定出之前未曾報道過的基因:編碼橙花醇的TPS18VF、編碼芳樟醇合成酶的TPS19BL、編碼大根香葉烯B 合酶的TPS16CC和編碼四甲基環癸二烯甲醇合酶的TPS20CT(表2)[38]。這些研究為進一步利用轉錄組測序技術挖掘工業大麻活性成分關鍵基因，提取次級代謝產物以及聯合多組學數據闡述大麻素合成機制提供了參考。

2.2 工業大麻纖維相關轉錄組研究

2.2.1 工業大麻纖維發育轉錄組研究

“國紡源頭，萬年衣祖”，工業大麻纖維強度高，耐磨性好，具有天然抑菌和防紫外線等特性，因此以工業大麻韌皮纖維為原材料的食藥、日化、紡織、新材料等產業蓬勃發展，其產品廣受人們追捧[39]。

工業大麻下胚軸韌皮纖維存在由伸長到增厚的過渡階段，因此工業大麻是研究二次生長過程的最佳模型[40]。在纖維發育方面，Guerriero 等[41]對雌雄同株工業大麻的3 個不同韌皮部位進行RNA－Seq 分析，通過對不同纖維發育時期基因富集轉錄本的分析，發現每個莖區的纖維具有特定的轉錄組特征，細胞壁沉積等相關過程主要發生在莖折斷點的節間，還發現了調控細胞周期和光合反應的相關基因如CAB1(葉綠素結合蛋白1)、LHCB4和LHCA5(光合復合物)，以及與次生代謝物即萜類化合物、類黃酮生物合成相關的基因，如CYP76C1(編碼細胞色素P450s)和C2(參與花芳樟醇代謝)，這些基因對韌皮纖維發育發揮重要作用，同時在較老的莖節部發現植物激素生物合成的相關基因(如GA20OX2和GA3OX1編碼赤霉素合成酶)、次級細胞壁沉積和與木質素生物合成相關的基因(如PAL1、CesA8、EXPA8、EXPA10、EXPA11、EXPA12)表達量均較高。該研究應用轉錄組測序技術不僅確定了細胞壁沉積發生的部位，還挖掘出參與纖維發育和激素合成的基因，更深入地探究了工業大麻纖維發育分子機制。

植物激素作為重要的信號分子，對調節植物的生長發育和環境應答具有十分重要的作用。通過對植物進行外源激素處理，可調節植物的次生代謝物合成，不同濃度外源激素對工業大麻組織發育皆有一定程度的影響。Guerriero 等[42]對播種后16、17、18、20 d 的幼苗噴灑茉莉酸(JA)，利用RT－qPCR 對其下胚軸進行基因表達分析，結果發現，JA 對下胚軸的木質素含量具有積極作用，可通過JA 對下胚軸直徑的影響程度來反映其對次生生長的影響，下胚軸直徑的增加會導致次生韌皮部纖維數量增多。同時，內源激素的積累對植物的生長發育也發揮著重要作用，Marc 等[40]選擇工業大麻4 個具有代表性的發育階段進行了植物激素的轉錄組學和定量分析，結果顯示，次生生長開始有植物激素(生長素、JA 及細胞分裂素等)參與調控，尤其是JA，其含量在發育的15 d 達到峰值，而細胞分裂素則起到調節次生組織中木質素沉積的作用，這些植物激素對細胞壁生物合成都至關重要。該研究結合生理與轉錄組測序結果探究了大麻下胚軸從初級生長向次級生長過渡的分子機制，最終不僅證明了內源激素密切參與次生生長和細胞壁沉積，也證明了JA 和生長素調節節間部分次級細胞壁相關基因表達。在此研究基礎上，Behr 等[43]通過對工業大麻莖節點3 個不同部位進行RT－PCR 分析，發現工業大麻節點處存在從纖維伸長到纖維增厚的轉變，還發現了與細胞壁沉積相關的基因(如CesA6、FLA2和FLA6)，同時在節點內、外部存在差異表達如:NST1 調節纖維分化因子，MYB46－1作為參與細胞壁生物合成和木聚糖生物合成的轉錄因子在節點內部高表達，調控細胞壁沉積的FLA3和WAT1在外部組織中高表達，因此，可推測工業大麻不同部位在纖維發育過程中存在生理和分子水平上的差異。同時，Van 等[44]利用轉錄組測序技術對兩個不同品種的工業大麻Chameleon 和Felina 34 在不同發育階段的不同組織進行比較研究，發現其差異基因木質素生物合成基因(THF)和甲基化循環編碼酶(CCoAOMT、COMT)在稈芯組織中高表達，并調控木質素的合成，同時在工業大麻伸長期的莖韌皮組織中，也發現了與苯丙素生物合成和次級細胞壁纖維素合成酶相關的基因顯著表達[39]。這些研究為逐步揭示工業大麻纖維發育的轉錄組學機理、挖掘功能性基因以及生物合成代謝途徑提供了重要信息。

2.2.2 工業大麻纖維產量品質轉錄組研究

工業大麻纖維產量的差異是內因(基因型、生理)和外因(環境、農藝措施)共同作用的結果。品種的產量和品質差異是不同環境和栽培手段的最終體現[45－46]。關于不同品種纖維產量和品質差異，Musio 等[47]將傳統的綠莖品種與黃莖品種在兩個收獲時期(花期和工藝成熟期)進行比較，發現黃莖品種的纖維提取效率均比綠莖品種的高，該研究為挑選高纖維工業大麻品種提供了思路。即使在相同生長環境下，品種間的產量也被證實存在明顯差異[48－49]。因此提高纖維產量，選育高產、優質的品種，并探索和規范高效配套種植技術至關重要。

工業大麻纖維發育可分為3 個階段:發育起始階段、伸長階段、細胞壁增厚階段，經過這3 個階段逐步過渡可實現工業大麻從產量到品質的轉變[39]。Koziel 等[50]利用RNA－Seq 對工業大麻韌皮纖維木質化及次生壁發育進行遺傳分析，發現大麻纖維轉變的最佳靶基因是咖啡酸甲基轉移酶Ⅱ(COMT2)、阿魏酸5 羥基化酶(F5H)和β－D 半乳糖苷酶(BGAL)。也有研究者利用RNA－Seq 和全基因組關聯分析協同對123 份大麻材料的纖維品質相關性狀進行遺傳分析，對不同纖維品質性狀的16 個QTL 進行定位(葡萄糖、木質素、韌皮纖維含量等)，推測這些物質對纖維品質起著重要作用[51]。上述研究挖掘出纖維產量及品質相關基因及生物代謝途徑，除遺傳因素外，有研究表明，工業大麻性別可影響其纖維產量和品質[52]，工業大麻多為雌雄異株，而雄麻纖維品質優于雌麻，因此，Prentout 等[53]采用概率性方法SEX－DETector 對工業大麻所有基因進行分離和分析，鑒定出約500 多個與性別連鎖的基因，再通過RNA－Seq 技術將這些基因映射，組裝獲得了大麻性染色體，從而了解了工業大麻性染色體系統。作為迄今為止記載最為久遠的植物性染色體系統，推測其具有很大及高度分散的非重組區域，該研究通過了解工業大麻性染色體系統，相當于了解了其基因組信息。

通過上述轉錄組測序對工業大麻纖維發育及產量品質進行研究，挖掘出許多相關基因(表1)。在工業大麻下胚軸次生生長過程中，也有研究者利用轉錄組測序技術陸續發現了與韌皮纖維伸長相關的XTH基因(如XTH5 和XTH8)[54－58]和轉錄因子NST1、MYB46和WLIM1，參與纖維素生物合成的COBRA家族[7](COB和COBL4基因)，以及次生細胞壁纖維素合成酶基因(CesA4、CesA7和CesA8)[42－45]。

表1 轉錄組測序篩選出的部分已知工業大麻基因Table 1 Some Cannabis stiva L genes screened by transcriptome sequencing

3 工業大麻非生物脅迫轉錄組研究

3.1 鹽脅迫

鹽害是一種常見的非生物脅迫，土壤鹽分過多會破壞土壤溶液滲透壓平衡，抑制植株細胞呼吸等生命活動，從而影響植物的生長發育，嚴重時可導致植株死亡。我國鹽堿地逐年增長且分布范圍逐漸擴大，隨著我國人口增加和耕地不足矛盾日益凸顯，篩選抗性品種、加強鹽堿地利用以及開展邊際土壤改良是今后農業可持續發展的重要方向，開展工業大麻耐鹽堿性研究、培育耐鹽品種具有重要應用價值。工業大麻不同品種和不同生育期對鹽的敏感程度不同，在重度鹽環境下不能生長[59]。蘇文君等[60]首次利用7 個工業大麻品種通過水培法對其萌發期和幼苗期進行NaCl脅迫研究，篩選不同條件下大麻幼苗期耐鹽性評價指標，綜合比較品種的耐鹽性發現:皖麻1 號耐鹽性最強，巴馬火麻耐鹽性最弱，并且篩選出株高、莖粗、鮮重和干重等6 個衡量耐鹽性指標。在此基礎上，另有研究者[61]以不同濃度NaCl 水溶液模擬鹽脅迫，對上述7 個工業大麻品種在萌發期和苗期的耐鹽性進行對比研究:140 mmol/L NaCl 是大麻品種進行耐鹽性鑒定的適宜濃度，且不同大麻品種在不同發育時期的耐鹽性存在較大差異，如在萌發期，晉麻1 號是耐鹽品種，巴馬火麻是不耐鹽品種，而在苗期，晉麻1 號是不耐鹽品種，巴馬火麻是耐鹽品種，研究者推測可能是大麻品種在不同時期具有不同耐鹽機理，萌發階段更多是通過抵抗滲透脅迫來維持生長發育，而苗期則是啟動抵抗離子毒害程序。為了解工業大麻不同品種耐鹽性相關基因，劉家佳等[62]利用500 mmol/L NaCl 對2 個工業大麻品種植株葉片分別處理0、2、4、6 d，結合生理指標測定及轉錄組測序結果，發現2 種大麻生理反應在脅迫2 d 時最激烈，并在2 個大麻品種中鑒定出都顯著上調的與耐鹽相關的轉錄因子(MYB、NAC、GATA和HSF)。目前，NAC 轉錄因子已被大量證實響應植物鹽脅迫，胡華冉等[63]基于劉家佳的研究基礎，篩選出4 個鹽脅迫應答基因(CsNAC1、CsNAC2、CsGDH2和CsNAC3)。植株根部會采取不同的耐鹽策略響應鹽堿脅迫，Cao 等[64]以耐受型品種火麻一號根部組織為材料，利用RNA－Seq 開展了NaHCO3脅迫下根部基因表達機制研究，發現在NaHCO3脅迫下植物可能通過調控激素信號轉導與合成、苯丙素生物合成、淀粉、蔗糖、氮、氨基酸等代謝途徑響應脅迫，并發現關鍵通路的樞紐基因與GTP 結合蛋白、谷氨酸合成酶、海藻糖磷酸、糖基轉移酶和木質素合成相關。該研究利用轉錄組測序技術與共表達網絡分析聯合闡明了工業大麻對NaHCO3脅迫的分子響應機制。此外也有研究者從蛋白質組學角度，利用相對和絕對定量同位素標記技術(iTRAO)開展耐鹽性品種的鹽脅迫蛋白應激機制研究，結果表明，耐鹽型工業大麻能夠通過提高能量代謝、調節光合代謝來促進有機物的滲透及合成，并通過調節細胞物質的進出穩定細胞內外物質平衡來適應脅迫[58，65]。上述研究，轉錄組學與蛋白質組學結果相互呼應，為下一步綜合解析組學數據進行工業大麻鹽堿適應機制研究提供了基礎參考。

3.2 干旱脅迫

水分作為植物的生命之源，也會對植物造成脅迫，可分為兩種情況，第一種是干旱脅迫，是指植物在缺水的環境中生長，本質是因缺水抑制植物光合作用等生長發育活動；第二種是淹水脅迫，則是由于水分過多從而抑制植物根部的細胞呼吸，降低光合速率，進而干擾植物正常生長。工業大麻干旱脅迫的研究更多采用不同生理指標參數進行抗旱性評價，從而篩選抗旱能力強的品種[66－69]。另外也有研究者通過轉錄組測序技術研究外源物質對干旱脅迫下工業大麻脅迫的應答機制，如楊志晶等[70]采用盆栽稱重控水法模擬干旱脅迫(50%基質含水量)對“云麻1 號”進行不同濃度的維生素C、甜菜堿、CaCl2和赤霉素處理，結合轉錄組測序結果分析其抗旱生理響應結果，發現外源物質可通過調節大麻的葉綠素、脯氨酸和可溶性糖的含量來緩解干旱損傷。烯效唑(S3307)作為一種高效低毒的三唑類植物生長延緩劑，在植物抗逆和增產方面效果顯著，通過外源噴施S3307及干旱脅迫協同處理，姜穎等[67]通過對工業大麻品種漢麻2 號進行RNA－Seq 分析發現，S3307通過調控植物激素信號轉導、光合作用、卟啉與葉綠素代謝等代謝通路中DEGs的表達來緩解干旱脅迫對工業大麻生長發育的損害，同時鑒定出S3307誘導調控干旱脅迫的差異基因IINV、TREH、PYG(3)、GBE1(2)、TPS(7)和β－淀粉酶。此外，Gao 等[71]通過RNA－Seq 分析篩選出與工業大麻抗旱性有關的過氧化物酶、擴展蛋白、肌醇加氧酶、NAC和B3的轉錄因子。上述研究通過轉錄組測序技術，發現工業大麻外施S3307等外源生長調節劑可調控光合作用、葉綠素等代謝途徑，以此來提高工業大麻的干旱適應能力。

3.3 重金屬脅迫

重金屬主要指汞、鎘、鉛、鉻、銅和鋅類金屬砷等，重金屬對作物的影響從種子萌發階段開始，而種子能否萌發和是否正常萌發是決定作物產量和品質的關鍵[72]。李增強等[73]研究發現，紅麻幼苗通過調節自身生命活動過程及代謝物來應對鉛脅迫，該結果為研究分析麻類作物應對重金屬脅迫提供了重要參考信息。為了明確工業大麻在重金屬脅迫下的研究機理，黃玉敏[74]對鎘脅迫處理12 h 下的工業大麻“Yuma 1”(Ym)和“Neimengguxiaoli”(Nx)的根部組織進行RNA－Seq 分析，發現在鎘脅迫處理下，Ym 品種比Nx 品種耐鎘能力強，還發現在鎘脅迫時，工業大麻會啟動光合作用系統，并通過加快谷胱甘肽代謝等生物合成途徑來抵抗鎘毒害。在該研究基礎上，研究者在鎘處理條件下對兩個鎘耐受性不同的工業大麻進行差異基因表達分析，發現Ym 耐受品種比Nx 敏感品種具有更強的運輸和累積能力，Ym 顯示了更強的解毒能力，同時通過RNA－Seq 分析也在兩個品種間鑒定出調控重金屬運輸和氧化還原過程的且與鎘耐受相關的基因(WRKY、Myb和NAC轉錄因子)[75]。通過上述兩個研究可知，Ym 品種抗鎘性強，從基因水平揭示分子機制，挖掘抗鎘相關基因。同時，在探討緩解鎘脅迫對工業大麻影響技術方法方面，尹明[76]在有無原花青素的不同處理下協同鎘脅迫進行轉錄組測序，發現外源原花青素與鎘離子會同時作用于EDS1 基因。因此推測該基因具有降低大部分植物激素相關基因表達量的功能，從而使植株利用原花青素與水楊酸，并通過光合作用、次級代謝物合成和抗氧化物質合成等相關途徑來緩解鎘脅迫帶來的影響。

4 問題與展望

工業大麻用途廣泛，而國內工業大麻產業主要圍繞纖維和籽實開展相關產品開發，且采用的原料幾乎不含有THC，醫藥用途目前也僅利用CBD 成分[77]。隨著轉錄組測序技術的發展，研究者通過工業大麻的基因組序列和表達信息開展調控關鍵性狀基因位點及代謝物合成途徑挖掘研究，將為解析調控優異性狀分子機理奠定重要基礎[7]。然而相對其他麻類作物，工業大麻轉錄組研究大多集中于纖維發育基因表達調控及活性成分合成途徑，對于影響纖維和籽實等產量性狀關鍵調控因子、抗逆作用機制的研究還有很大的空間，同時，隨著工業大麻藥用價值日益提升，圍繞CBN和大麻萜酚(Cannabigerol，CBG)等稀有成分的生物合成途徑研究也將成為重點。近兩年，單細胞轉錄組測序技術和空間轉錄組技術發展快速[78]，并已開始應用到不同作物的研究中，接下來可以結合上述技術，彌補常規轉錄組技術方法研究的不足，并通過多組學聯合、生物工程等不同分子生物學方法共同闡明工業大麻重要性狀的表達調控策略，挖掘功能基因及揭示其遺傳多樣性。