De verwerking van cannabis is de laatste jaren een belangrijk onderwerp van discussie geworden in amateurkringen. Naarmate de kennis is toegenomen, is men meer geïnteresseerd geraakt in de achtergrond en ontwikkeling van variëteiten. Sommige professionals op dit gebied organiseren cursussen en workshops over veredeling. Deze belangstelling voor rasontwikkeling lijkt te blijven bestaan. Een belangrijk onderdeel van rassenveredeling is stabilisatie. De stabilisatie van raseigenschappen kan meerdere generaties zorgvuldig selectiewerk vereisen. In dit artikel kijken we naar de meest gebruikte instrumenten en modellen die door veredelaars worden gebruikt.
Fenotypische variatie veroorzaakt individuele verschillen in planten
Het woord fenotype verwijst naar het uiterlijk van een individu en heeft in het algemeen betrekking op zowel de anatomische kenmerken van de plant, fysiologische aspecten zoals de lengte van de bloeiperiode, als de chemische samenstelling - waaronder de terpenen en cannabinoïden die door de plant tot expressie worden gebracht en die de psychoactieve effecten van de plant produceren. De expressie van het fenotype wordt niet alleen gereguleerd door genetische factoren, maar ook door de kweekomgeving. De combinatie van deze factoren maakt elke cannabisplant uniek.
De meeste cannabiskwekers proberen variëteiten te creëren waarvan kan worden beloofd dat ze bijvoorbeeld een bepaalde geur of een hoge opbrengst produceren, en die geen extra hoofdbrekens veroorzaken zoals te veel fenotypevariatie. Daarom is het belangrijk dat de kweker vertrouwd raakt met de genetische samenstelling van gekruiste individuen en de mate van identiteit of differentiatie.
Dezelfde en verschillende afstamming als sleutel tot stabilisatie
Hennep is een diploïde soort die de helft van haar chromosomen erft van de vrouwelijke plant die de zaden produceerde en de andere helft van de plant die als bestuiver fungeerde. De chromosomen van elke ouder vullen elkaar aan en de genen vinden tegengestelde genen, of allelen. Er kunnen meerdere allelen van hetzelfde gen zijn, evenals dominante en recessieve vormen van deze allelen. Het geheel hiervan bepaalt het genotype van de plant, de genetische basis voor de fenotypische expressie.
Het fenotype dat door recessieve allelen wordt gevormd, komt alleen tot uiting als van beide ouders een recessieve vorm van het gen wordt geërfd. Een goed voorbeeld van dit fenomeen is de overerving van de autoflower eigenschap: het kruisen van een fotoperiodieke plant (bv. OG Kush) met een autoflower variëteit (zoals Lowryder) levert in de eerste generatie geen autoflower nakomelingen op, maar de lijn moet verder gekruist worden.
Als de allelen van het gen verschillend zijn, spreekt men van heterozygositeit, terwijl men van homozygositeit spreekt. Bij een verschillend genotype bepalen alleen de dominante allelen het uiterlijk van het individu.
Het Punnett-vierkant drukt de overerving en expressie van genetische eigenschappen uit. Een recessief gen komt alleen tot uiting als een plant er twee kopieën van heeft.
Punnett vierkanten kunnen worden gebruikt om de erfelijkheid van allelen te illustreren.
Het verbeterde groeivermogen van hybriden is het resultaat van differentiatie.
Een kruising tussen twee genetisch verschillende en intern identieke stammen wordt een hybride genoemd. Hybriden worden F1-kruisingen genoemd - dit getal geeft de generatie van de kruisingslijn aan.
Gewoonlijk worden alleen kruisingen tussen zuivere stammen F1-kruisingen genoemd, maar onder cannabiskwekers wordt deze term ook vaak gebruikt voor polyhybriden (kruisingen tussen verschillende hybride stammen).
De nakomelingen van de F1-generatie die het resultaat zijn van hybridisatie blijken een verbeterd groeipotentieel te hebben. Dit verschijnsel wordt heterosis genoemd.
In een mozaïekachtig nieuw genoom vullen de twee stammen elkaar aan en worden ze niet beïnvloed door recessieve allelen die de groeiprestaties verminderen.
Inteelt helpt de gewenste eigenschappen te versterken
Sommige gewenste eigenschappen (zoals de neiging tot zelfbloei) zijn nog niet duidelijk in de eerste generatie en er kan bijvoorbeeld een grote variatie zijn in terpeenprofielen, dus in veel gevallen is het essentieel om inteeltlijnen (IBL's) te creëren uit kruisingen voor de geselecteerde eigenschap.
Het inteeltpercentage is een wiskundige waarde die de waarschijnlijkheid uitdrukt dat een individu bepaalde eigenschappen van zijn ouders erft. Bij de achtste generatie (F8) kunnen we spreken van zuivere vererving. Zuivere vererving verwijst naar stammen die voor meer dan 90% identiek zijn, met zeer weinig fenotypische variatie. Algemeen wordt aangenomen dat een stam stabiel is.
Ook lijken individuen van de F1-generatie vaak zeer homogeen op elkaar, omdat alleen de dominante genen in de individuen tot uiting komen. In de volgende generatie beginnen recessieve expressies echter de kop op te steken en is er meer fenotypische variatie. Reeds in de F2-generatie kan een verlies aan kruisingskracht worden waargenomen. De afname van de kruisingskracht is ook het sterkst bij de overgang naar F3, zodat plantenveredelaars in dit stadium zeer voorzichtig moeten zijn bij de selectie van veredelaars. De fenotypische gelijkenis van F3- individuen hangt ook volledig af van F2-selectie.
Wanneer men een ras via inteelt wil stabiliseren, is het van essentieel belang systematisch te werk te gaan en de gewenste eigenschappen in het oog te houden. Het belangrijkste instrument van de kweker zijn de selectiecriteria. Grote populaties zijn een essentieel hulpmiddel, omdat zij het mogelijk maken het scala van fenotypische kenmerken in kaart te brengen en meer selectiemogelijkheden bieden.
De meeste fokkers houden hun geselecteerde individuen ook gedurende zeer lange tijd als stekken, waardoor complexe elitelijnen kunnen worden uitgewerkt en eigenschappen door terugkruisen kunnen worden bevestigd.
Skunk #1 is het bekendste voorbeeld van een moderne cannabisvariëteit met volledig gestabiliseerde eigenschappen en een zuiver genoom. David Watson, ook bekend als "Skunkman Sam", kweekte meer dan tien generaties en tienduizenden planten in een hybride soort met Mexicaanse, Colombiaanse en Afghaanse genetica. De door Watson geselecteerde stekken zijn nog steeds het vertrouwde kweekmateriaal van veel Europese zaadbanken. Het zuivere genoom van Skunk duikt zeer voorspelbaar op in de kruisingen waarin hij is opgenomen en zijn groeikenmerken kunnen als stardom worden beschouwd.
Blueberry Muffin is een iets moderner voorbeeld. De Humboldt Seed Company werkt al enkele jaren aan deze variëteit, die bekend staat om haar snelle bloei en uitstekende bosbessenaroma. De zaden in ons assortiment zijn een kruising tussen twee afzonderlijke F8-rassen. Aangezien de stammen genetisch verschillend zijn, maar dezelfde genetische opmaak hebben en voor dezelfde eigenschappen zijn vastgesteld, zijn dergelijke lijnkruisingen in staat om de kracht van kruisingen in een ingeteelde stam te herstellen. Deze geavanceerde methode heeft tot doel de kiemdepressie, die normaal het groeipotentieel van inteeltlijnen vermindert, ongedaan te maken.
Feminisatie en terugkruisen als stabilisatiemiddel
Soms vinden cannabiskwekers een uitzonderlijk individu waarvan ze de beste eigenschappen willen vastleggen als zaad. In dergelijke gevallen zijn de opties feminisatie en traditionele terugkruising (mannelijke lijn): de eerste is nu erg populair, maar terugkruisen wordt vooral gebruikt wanneer het doel is een volledig reproduceerbaar herstel van de soort te creëren dat ook mannelijke individuen bevat.
Bij de productie van gefeminiseerd zaad wordt de normale hormonale activiteit van de plant tijdens de bloei chemisch geremd, waardoor de vrouwelijke plant mannelijke bloemen ontwikkelt. Het worden van een hermafrodiet is ook een stressreactie voor de plant, maar als het correct gebeurt, zou feminisatie geen stress moeten veroorzaken voor de plant. Het stuifmeel van een dergelijke plant heeft XX geslachtschromosomen in plaats van het XY-chromosoom van de mannelijke plant, zodat alle bloemen die door de plant worden bevrucht alleen vrouwelijke zaden voortbrengen.
Het stuifmeel van de vrouwelijke plant kan worden gebruikt voor kruisbestuiving of zelfbestuiving. Als de plant zichzelf bestuift, neemt de voortplantingscoëfficiënt sneller toe dan bij conventionele kruisbestuiving. S1-zaden die "zelfbestoven" zijn, zijn voor meer dan 70% zelfbestoven. De meeste gefeminiseerde zaden zijn S1-zaden.
Backcrossing is het proces waarbij een hybride nakomeling als stuifmeelproducerende plant wordt gebruikt en met zijn eigen ouder wordt gekruist. De resulterende zaden bevatten weer iets meer van het genoom van de ouderplant. Bij de vierde terugkruising (BX4) is de identiteitsgraad meer dan 90% - d.w.z. dat het ras zich twee keer zo snel stabiliseert als bij conventionele kruisingen tussen broers en zussen.
Er is ook geredeneerd dat het gebruik van mannelijke individuen voor de kweek het voordeel heeft dat bij hennepplanten het Y-chromosoom groter is dan het X-chromosoom en meer genetische informatie doorgeeft aan de nakomelingen.
Cinderella 99 bijvoorbeeld, die begin jaren 2000 legendarisch beroemd werd, is een terugkruising met een specifieke nakomeling van Jack Herer (en een onbekende bestuiver). We hebben een gefeminiseerde versie van Cinderella 99 van de oorspronkelijke producent (Cinderella XX) en een aantal interessante Cindy-kruisingen.
Chemotype verschillen creëren variaties in concentratie
Het fenotype van de plant verwijst ook naar het fenotype en de secundaire metabolieten die de plant tot expressie brengt, zoals terpenen en cannabinoïden. Deze componenten maken deel uit van het zogenaamde chemotype. Twee planten die op elkaar lijken, kunnen verschillende metabolieten produceren - en verschillende effecten.
Cannabinoïden niveaus variëren tussen individuen. Dit komt door de codominantie van de genen voor THCA synthase, dat THC produceert, en CBDA synthase, dat CBD produceert, en variatie in de allelen die worden geërfd.
Het fenotype en het chemotype worden ook in belangrijke mate beïnvloed door de kweekomgeving en -omstandigheden. Er zijn bijvoorbeeld verschillende stekken van OG Kush, afkomstig uit 1991, beschikbaar die genetisch identiek zijn maar fenotypisch verschillen. Dit komt door de zeer lange leeftijd van de stekken en door veranderingen in de interne structuur van de plant bij de aanpassing aan een nieuwe groeiomgeving. Het is ook mogelijk dat twee verschillende stekken van dezelfde plant verschillende epigenetische factoren doorgeven aan hun nakomelingen.
De plant produceert haar belangrijkste aromatische verbindingen via terpeensynthasen. Hun expressie is afhankelijk van genetische factoren, maar ook het microbioom van de groeiomgeving blijkt een geringe invloed te hebben op de aanwezigheid van terpenen. In een gestabiliseerde (d.w.z. grotendeels congenereerde) stam zijn bepaalde terpenen aanwezig op het oppervlak van alle plantaardige individuen.
In ons volgende artikel gaan we dieper in op hoe deze aromatische verbindingen ontstaan en hoe hun aanwezigheid ook verband houdt met de vorming van cannabinoïden in de plant - en hoe deze verantwoordelijk kunnen zijn voor sommige effecten van cannabis.