Таксономични изследвания на канабиса в Китай

Shao Hong and Robert C. Clarke 1996. Taxonomic studies of Cannabis in China. Journal of the International Hemp Association 3(2): 55-60.

След създаването на Китайската народна република (КНР) през 1949 г. в нея са изследвани много от аспектите на таксономията и систематиката на канабиса. В повечето от докладите се посочва, че в Китай съществува само един вид канабис (Cannabis sativa L.), който включва инфраспецифични таксони (обозначени по различен начин като подвидове или разновидности) – sativa и indica. Влакнодайните видове с ниско съдържание на THC са класифицирани като подвидове на sativa, а психоактивните видове с по-високо съдържание на THC – като подвидове на indica. Тези психоактивни разновидности са срещат на юг от 42 градуса северна географска ширина в Западен Китай и на юг от 30 градуса северна географска ширина в Източен Китай. Тъй като таксономичните изследвания не успяват да отговорят напълно на въпросите, свързани с еволюцията на канабиса в Китай, са предложени различни молекулярни методи.

Въведение

Канабисът се е разпространил по естествен път и се е отглеждал в почти всички провинции и климатични области в Китай от Древността до наши дни. Влакната на стъблата на канабиса са използвани най-често за направата на въжета, дрехи и тъкани, а семената – за получаване на масло чрез пресоване, както и за консумация в сурово състояние или печени между основните хранения (особено в северозападната провинция Юнан). Те се добавят и към чая с масло, който се консумира в Тибет. В провинция Ксинджанг в северозападен Китай незаконно се отглеждат известни количества канабис за пушене. Канабисът със съдържание на психоактивни вещества се използва изключително рядко като лекарствено средство в китайските лечебни заведения, тъй като погрешно се счита, че създава зависимост.

Освен общото название Da Ma (велик коноп), на китайски канабисът е наричан още Huo Ma (огнен коноп), Xian Ma (влакнест коноп) и Huang Ma (жълт коноп). Плодовете на канабиса се наричат Ma Zi (конопени семена) и Huo Ma Ren (семена на огнения коноп). Женските съцветия се наричат Ma Fen (ароматна конопена клонка). С названията Da Ma, Xian Ma, и Huang Ma, използвани за растенията и техните продукти, както и Da Ma Zi, или само Ma Zi – за плодовете, обикновено се наричат влакнодайните и семедайни култивирани и диворастящи видове на Cannabis sativa. Пушенето на канабис не е популярно, нито широко разпространено в Китай. Наименованията Da Ma и Huo Ma се използват рядко за назоваване на канабиса за пушене в южната и източната част на Китай. Названието Huo Ma обаче се използва много по-често от практикуващите традиционна китайска фармация за обозначаване на почистените конопени семена, включени в състава на местните стомашни билкови лечебни средства. Семената за медицинска употреба най-често се вземат от култивирани или приспособени към съответните климатични условия диворастящи видове на Cannabis sativa.

Китайските учени са извършили подробни изследвания на рода на канабиса и статиите им, публикувани в различни китайски книги и специализирани периодични издания, обхващат почти всички аспекти на проучването му – от практическата агрономия до съображенията, свързани с общественото здраве. Настоящият труд се съсредоточава върху литературата, която се отнася пряко до таксономията и еволюцията на рода на растението канабис, както и върху доказателствената литература в областта на сравнителната анатомия и морфология, химията на природните продукти и най-новите експериментални подходи в анализа.

История и литература

Началото на съвременните изследвания на канабиса е поставено през 50-те години на миналия век, скоро след основаването на Китайската народна република. По това време в цял Китай се извършва общо изследване на природните ресурси. Предимствата на канабиса за медицината и икономиката са описани за първи път във Flora of Chinese Medicinal Plants (Pei и Chou 1951) и той е вписан в Chinese Pharmacopoeia oт 1957 година. Още на ранен етап китайските учени установяват, че канабисът е широко разпространено на територията на Китай растение, което може да се използва в медицината, както и за други продуктивни приложения. Два от първите китайски трудове по растителна таксономия, Pictorial Handbook of Chinese Plants (Chia et al. 1958) и Dictionary of Families and Genera of Chinese Seed Plants (How 1958), едновременно назовават китайския канабис C. sativa L. След като това наименование е използвано и в Iconographia Cormophytorum Sinicorum (ASBI 1972), една от най-изчерпателните и уважавани китайски енциклопедии по растителна таксономия, C. sativa L. се счита за представителното название на китайския канабис.

Едно друго наименование на разновидност, C. sativa L. f. ruderalis (Janisch.) Chu, е записано във Flora Plantarum Herbacearum Chine Boreali-Orientalis (Chu 1959). То е възприето и във Flora of Chinese Economic Plants (Anon. 1961) и използвано специално за обозначаване на канабиса, разпространен в някои области на Североизточен Китай. Представителните за тази разновидност китайски хербарийни образци не притежават ключовия анатомичен белег, описан от Janischevsky (1924), т.е. издължаването на основата на плода във вид на месест израстък. Само някои от плодовете на едни и същи от събраните от него екземпляри растения от Алтай и Или в провинция Ксинджанг обаче имат такъв месест израстък. Липсата му би могла да е резултат от непълно узряване. Поради липсата на последователно изразяване на тази основна отличителна характеристика както наименованието на тази разновидност, така и наименованието на вида са под въпрос.

Zhao (1991) предполага съществуването на четири разновидности на C. sativa L., разпространени в Китай: sativa, spontanea, indica и kafiristanica. Въпреки че представя само основен ключ за класификация, който води началото си от Small и Cronquist (1976), тази изследователка не предоставя представителни китайски каталожни екземпляри, нито определя обхвата на споменатите таксони, с изключение на това, че идентифицира видовете от Фуканг, Ксинджанг като spontanea.

Отделът по морфология на Института по ботаника на Китайската академия на науките (Academia Sinica) (ASBI 1960 ) представя данни за характеристиките на повърхността на полена на китайския канабис в Pollen Morphologies of Chinese Plants. Издаденият от ASBI Handbook of Chinese Oil Plants (1973) разглежда съставките на маслото от семената на канабиса. Други важни химични компоненти на канабиса като канабиноидите и терпеноидите, на които се дължат съответните уникални аромати, са описани в Lexicon of Chinese Traditional Medicinal Plants (Jiangsu New Medical College 1975), Compilation of Chinese Herbal Medicines (Anon. 1978) и Flora of Economic Plants in Shandong Province (Anon. 1978). Други научни трудове, публикувани в различни периодични издания, разглеждат съдържанието на канабиноиди в образци, взети от няколко провинции (напр. Ling et al. 1985, Liu et al. 1992, Chen et al. 1993, Zhan et al. 1994).

В рамките на координирана програма, ръководена от Националния институт за контрол на фармацевтичните изделия и природните продукти към Службата за обществено здраве, в периода 1986-1990 г. в няколко института са проведени мащабни задълбочени научни изследвания на канабиса (включващи областите химия, анатомия, морфология, фармакогнозия, изследване на употребата на наркотици и др.). Резултатите са събрани основно в Corpus of Scientific Theses on Cannabis (без посочване на автора, 1991).

Постижения и проблеми

Китай е една от най-големите страни в света, с площ над 9, 6 милиона квадратни километра. В нея съществуват култивирани диворастящи видове, подивели видове и изцяло диви популации канабис. В различните географски местоположения китайските популации на канабиса се отличават значително една от друга по отношение на морфологията, химичното си съдържание и нивото на биологично активните химични съединения, но тези отлики до голяма степен се откриват и в едни и същи растения, намиращи се на различни етапи от своето развитие. Условията на климата и почвите също водят до големи различия по отношение на предлаганите таксономични белези и често се превръщат в препятствие пред опитите за точни систематични анализи. Събирането и класифицирането на номенклатурни образци от места с различни метеорологични условия, надморска височина, микроклимат и почви води до неясни резултати. Тъй като повечето разновидности на канабиса са двудомни, (морфологично отличаващите се мъжки и женски цветове се раждат от различни растения), основаните на морфологията таксономични решения следва да се базират на наблюдения както на екземпляри, които имат само тичинки, така и на такива, които са снабдени само с пестик. Много от хербарийните образци обаче се събират от млади растения и поради това нямат цветове. Необходимо е пробите да се събират в разстояние на общ времеви интервал от развитието на растенията (напр. при узряването на цветовете), така че данните да могат да се съпоставят по-точно. Това може да се постигне само чрез отглеждане на номенклатурните образци на едно място и внимателно сортиране на хербарийните спесимени в зависимост от степента на зрелост и пола.

Образците китайски канабис се съхраняват предимно в регионалните хербарийни колекции на Института по ботаника на Китайската академия на науките (ASBI) и в някои от по-големите университети. Хербарийни образци и плодове се пазят и в някои институти и университети, в които през последните години се провеждат изследвания на канабиса, като Пекинския университет по медицина и Националния институт за контрол на фармацевтичните изделия и природните продукти. Други таксономични материали има основно в местните подразделения на Службата за обществено здраве.

Морфологичните и анатомичните изследвания на хербарийни образци и живи екземпляри китайски канабис водят до следните уникални заключения. Култивираните разновидности имат значително по-големи плодове в сравнение с дивите популации. Размерът на плодовете е стабилен критерий за класификация само по отношение на това дали пробите са от култивирани или диви видове, без да указва географския им произход.

Характеристиките на повърхността на неокапващите рудиментарни околоцветници, прикрепени към плодовете, показват известни разлики между дивите и култивираните разновидности. Дивите плодове по принцип се характеризират с по-тъмни и неравномерно разпределени зони на пигментация (петна и ивици) в сравнение с култивираните. Всички останали морфологични и анатомични параметри, за които е установено, че се различават значително в зависимост от влиянието на факторите на околната среда, не са подходящи като критерии за таксономични и еволюционни изследвания.

Съдържанието на делта-9-THC в плодните съцветия на китайския канабис при различни растителни екземпляри варира в широк спектър от 0, 02% до 4, 38% сухо тегло (Zhao 1991, Zhan et al. 1994). Съдържанието на THC може да се различава значително дори и между отделни проби, взети от едно и също съцветие. Освен това при стайна температура THC бавно се разпада. Това означава, че изследваните проби трябва да са свежи, големи и хомогенни, за да се получат точни резултати. Диворастящите видове, култивирани за наркотична употреба, по принцип са с най-високо съдържание на THC, а тези, отглеждани за добив на влакно и семена – с най-ниско. В подивелите популации се открива съдържание на THC близко до това на сродните им култивирани популации, а дивите популации като цяло се отличават с ниско съдържание на THC. Според ориентираното към криминалистиката схващане на Small и Cronquist (1976) всички образци, отглеждани за производство на цигари с канабис (Ma Yan) в провинция Ксинджанг, могат да бъдат класифицирани като принадлежащи към „наркотичната“ група (с THC над 0, 3% сухо тегло). Следователно, общоприетото становище за областта на разпространение на китайския канабис с наркотично съдържание може да се модифицира, като се разшири, така че да обхване зоните на юг от 42 градуса северна географска ширина в провинция Ксинджанг в Западен Китай, заедно с регионите в Южен и Източен Китай, южно от 30 градуса северна географска ширина.

Изследванията на Liu et al. (1992) показват, че съдържанието на THC, CBD и CBN в стъблата и листата на мъжките растения в Шач и Каши, Ксинджанг, е ниско или почти липсва, докато нивото на THC в стъблата и листата на женските растения и от двете посочени области е по-високо. Екипът твърди, че само женските растения имат лечебни свойства и могат да се използват за пушене. Горните съцветия, по-младите листа и смолистите секрети на женските растения се използват за направата на цигари с канабис в Каши, Хетиан и Аксу в Ксинджанг. Съдържанието на THC в изследваните цигари с канабис от Ксинжданг е варирало от 0, 42% до 1, 06% сухо тегло в префектурата на Каши, а средното ниво на съдържанието на THC в цигарите с канабис от Шач е било 0, 79% сухо тегло (Chen et al. 1993).

Сравнителната хистология на стъблото (Zhao 1991) показва, че средният брой на съдовете в групите съдове в ксилема на 40 проби канабис (видове и подвидове), взети от 24 области в Китай, е различен. Това заключение е в противоречие с резултатите, получени от Anderson (1974), който установява, че средният брой на съдовете в групите съдове в ксилема на C. sativa и C. indica е съответно 1, 39 и 3, 05. Трябва да се има предвид обаче, че е възможно това, което Anderson нарича C. indica да е онова, което китайските таксономисти обикновено наричат C. sativa, подвид indica, и би могло също така да включва проби от това, което руските таксономисти Vavilov и Bukinich (1929) наричат C. indica, подвид afghanica, или C. indica, подвид kafiristanica. Китайските хербарийни колекции не съдържат образци от тези таксони. Наличието едва на няколко варовикови кристали в китайския канабис също се отличава от наблюденията на Anderson върху C. indica.

В периода 1990-1993 година под ръководството на проф. Cheng Ching-young, която е сред най-известните таксономисти в Китай, в Пекинския университет по медицина са проведени експериментални таксономични изследвания на канабиса, включващи статистически данни за броя покълнали семена, изкуствена хибридизация и анализ на наследствените белези на дъщерните поколения. Резултатите от това проучване показват, че са налице малко на брой значими таксономични критерии, които могат да се използват за отличаване на пробите от провинциите Ксинджанг, Джансу, Вътрешна Монголия и Нингксия в Северозападен Китай. Въз основа на дисертацията на един от своите студенти (Yang 1993) Cheng достига до заключението, че в Китай съществува само един вид (C. sativa L.), който се състои от две разновидности: (sativa и indica). Възможно е тези (както и по-трудно установими) генетични различия между култивираните и дивите форми да бъдат разграничени посредством допълнителни ДНК анализи.

Тъй като липсват подходящи класически таксономични белези за класифициране на видовете и разновидностите на канабиса, в тази област са въведени други нови подходящи технологии. В края на 1993 година в Пекинския университет по медицина е поставено началото на проект, в който се прилагат съвременни молекулярни методи (Shao и Liu 1994). Наборът хромозоми на канабиса е 2n=20 (Harlan et al. 1973), но информацията относно кариотипа, генома и ДНК е оскъдна. Чрез прилагане на молекулярно-генетичните техники на ДНК полиморфизмите, молекулярно-генетичните разновидности на ресурсите на китайския канабис могат да се изследват по-добре и да се разкрият еволюционните връзки между дивите популации, диворастящите и културните видове.

Данните, които отразяват родството на различните популации, са ценни и за съвременните селекционери на растения, които се стремят да използват разнообразните генофондове за получаване на нови културни видове канабис. Настоящият труд си поставя следните цели: 1) да определи разпространението на дивите, полудивите и култивираните видове канабис в Китай, 2) да сравни номенклатурните образци на молекулярно-генетично равнище, 3) да определи произхода на култивираните таксони на канабиса и еволюционните връзки между тях, както и тези между дивите и култивираните таксони, 4) да установи молекулярно пола в ранните стадии от развитието на канабиса, 5) да определи молекулярно-генетичните различия между влакнодайните и наркотичните видове на канабиса и 6) да определи обхвата на генетични вариации в съвременните диворастящи и културни видове.

В момента са налице някои предварителни експериментални резултати: 1) Дължината на ДНК на канабиса от провинции Юнан, Гуейджоу и Ксинджанг е около 10-20 килобази. 2) В пробите от култивирани видове се наблюдават мутации в ДНК структурата, които свидетелстват за изкуствена селекция. 3) Съществуват различия между рестрикционните ДНК фрагменти на пробите от култивирани и диви видове. 4) Пробите от различни полове демонстрират уникални идентифицируеми фрагменти. 5) В различните номенклатурни образци съществуват идентифицируеми генетични отпечатъци. Неотдавнашните разкрития за ДНК на канабиса ни окуражиха да продължим проекта, но по-нататъшните постижения трябва да бъдат подкрепени от допълнително финансиране.

Предстоящи инициативи

Предвид свързаните с научните изследвания на канабиса трудности и скритите връзки между разновидностите и популациите на канабиса е наложително въвеждането на нови, по-съвременни техники, които да бъдат съчетавани с традиционните изследвания на канабиса. Като следват напредъка, постигнат в други дисциплини (като кръвното/тъканното типизиране и картографирането на генома), научните изследвания във връзка с класификацията, систематизацията и еволюцията на канабиса биха могли успешно да прилагат съвременните молекулярни техники, за да решават въпроси, при които конвенционалните методи не дават резултат.

Понастоящем съществуват няколко техники за анализ на ДНК полиморфизъм, които успешно се прилагат за установяване на генетични и еволюционни връзки и за идентифициране на растенията, от които би могъл да произхожда даден хибрид. Те се използват за растителни таксони, обхващащи от семейства до разновидности в над 10 семейства и 20 вида. Сред тези съвременни молекулярни техники са: VNTR, RFLP, AP-PCR, DAF, RAPD и др. Разработени са и други методи за изследване на полиморфизма в ДНК на митохондриите и хлоропластите. Тези достъпни методи, основани на генетичния отпечатък, могат да се използват за анализ на растителния геном. Сравнението между два или повече вида такива ДНК данни, както и между тях и други таксономични данни, би могло до голяма степен да подобри разбирането за систематиката и еволюцията на канабиса.

От 1989 година насам Китайската национална фондация за природни науки е подкрепила няколко молекулярни таксономични и систематични проекти, при които е приложена преди всичко технологията на картографиране на рестрикцията на ДНК в хлоропластите с цел изследване на дивите видове на лозата (Vitis), Convallariaceae и Gnetaceae, папрат и др. (Qi и Gao 1990 и 1991, Zhu 1992, Zhu и Qi 1993). В китайските научни периодични издания могат да се открият няколко научни разработки за молекулярната таксономия и систематика (Shi 1993, Hong 1993, Shao и Liu 1994, Huang et al.).

Повечето представляват научни рецензии и достигат до заключението, че съвременните молекулярни технологии могат да се използват за решаване на въпроси във връзка с таксономията, систематизацията и еволюцията на растенията. Изследванията на генетичния отпечатък на китайския канабис в Пекинския университет по медицина са получили скромна помощ от Службата за обществено здраве в края на 1993 г., но в момента проектът страда от недостиг на средства.

Несъмнено ако продължаващото активно развитие на съвременните техники на молекулярната биология се съчетае с подобряване на финансовата среда, научните изследвания на канабиса в Китай биха отбелязали сериозен напредък и биха допринесли с нови ценни доказателства за проучването и прилагането на канабиса в световен мащаб.

Библиография

Anderson, L. C., 1974. A study of systematic wood anatomy in Cannabis. Harvard Botanical Museum Leaflets, 24(2): 29-36.
Anonymous, 1961. Flora of Chinese Economic Plants. Vol. 1:35, 72. [на китайски]
Anonymous, 1978a. Compilation of Chinese Traditional and Herbal Medicines. People’s Press, Beijing, Vol. 2: 143-144, t.152s. [на китайски]
Anonymous, 1978b. Flora of Economic Plants in Shandong Province. Shandong People’s Press, Jinan, Shandong: 53-55, t.6-8. [на китайски]
Anonymous 1991. Corpus of Scientific Theses on Cannabis. Interior Book of Medicinal Administration, Bureau of Public Health, P. R. China, Beijing. [на китайски]
ASBI, Botanical Institute of Academia Sinica 1960. Pollen Morphologies of Chinese Plants. Science Press, Beijing: 179. [на китайски]
ASBI, Botanical Institute of Academia Sinica 1972. Iconographia Cormophytorum Sinicorum Science Press, Beijing, Vol. 1: 503, t.105.x . [на китайски]
ASBI, Botanical Institute of Academia Sinica 1973. Handbook of Chinese Oil Plants. Science Press, Beijing: 19. [на китайски]
Chen Jian et al. 1993. Determination of delta-9-tetrahydrocannabinol in Xinjiang Cannabis plants and cigarettes. Chinese Bulletin on Drug Dependence 2(2):94. [на китайски]
Chia Tsu-chang et al. 1958. Pictorial Handbook of Chinese Plants. Chinese Book Bureau, Shanghai: 918. [на китайски]
Chu Yu-chang 1959. Flora Plantarum Herbacearum Chine Boreali-Orientalis. Science Press, Beijing. Vol. 2: 2. [на китайски]
Harlan, J. R. et al. 1973. Comparative evolution of cereals. Evolution 27: 311-325.
Hoehe, M. R., et al. 1991. Genetic and physical mapping of the human cannabinoid receptor on chromosome 6q14-q15. The New Biologist 3(9): 880-885.
Hong De-yuan, 1993. New development of taxonomy and our policy. Life Science 5(1): 6-9.
How Foon-chew 1958. A Dictionary of the Families and Genera of Chinese Seed Plants. Science Press, Beijing: 74. [на китайски]
Huang Yao et al. 1994. Chloroplast DNA and its utility in the studies on plant systematics. Chinese Bulletin of Botany 11(2): 11-25. [на китайски]
Janischevsky, D. E. 1924. Forma konopli na sornykh mestakh v Yugovostochnoi Russi. Ucen. Zap. Saratovsk, Gosud. Cernysevskgo Univ. 2(2): 3-17. [на руски]
Jiangsu New Medical College 1975. Lexicon of Chinese Traditional Medicine. Shanghai People’s Press, Shanghai: 498-499. [на китайски]
Ling Nian et al. 1985. Isolation and identification of delta-9-tetrahydrocannabinol in Zhejiang Cannabis plants. Researches of Chinese Traditional Patent Medicine (8): 29-30. на китайски]
Liu Tian-cheng, et al. 1992. Determination of delta-9-Tetrahydrocannabinol, cannabidiol and cannabinol in Xinjiang Cannabis plants by GC. Chinese Traditional and Herbal Drugs 23(9):463-464. [на китайски]
Pei Chien and Chou Tai-yen 1951. Flora of Chinese Medicinal Plants. Vol. 2: 56. [на китайски]
Qi Shu-ying and Gao Wen-shu, 1990. Projects of plant science supported by National Natural Science Foundation of China in 1989. Acta Botanica Sinica 32(4): 323-328. [на китайски]
Qi Shu-ying and Gao Wen-shu 1991. Projects of plant science supported by National Natural Science Foundation of China in 1990. Acta Botanica Sinica 33(4): 323-328. [на китайски]
Serebriakova, T. I. 1940. Fiber plants in Wulff, E. V. (ed.) Flora of Cultivated Plants Vol. 5, Part 1, State Printing Office, Moscow and Leningrad. [in Russian]
Shao Hong and Liu Jia-ying 1994. The new technology of molecular plant taxonomy and systematics – VNTR as well as DNA fingerprints. Plants (122): 25-27. [на китайски]
Shi Su-hua 1993. Preliminary study on Gnetaceae systematics – Molecular biological evidence. Sunyatsenia (Acta of Zhongshan University) 32(2): 55-59. [на китайски]
Small, E. and A. Cronquist, 1976. A practical and natural taxonomy for Cannabis. Taxon 25(4): 405-435.
Vavilov, N. I. and D. D. Bukinich 1929. Agricultural Afghanistan. The Bulletin of Applied Botany, Genetics, and Plant Breeding Supp. 33: 378-82, 474, 480, 584-85, 604. [на руски]
World Publishing House (eds.) 1957. Chinese Pharmacopoeia. People’s Public Health Press, Beijing. [на китайски]
Yang Yong-hong, 1993. A Preliminary Systematic Study on Cannabis sativa L. Dissertation, Beijing Medical University, Beijing. [на китайски]
Zhan Er-yi et al. 1994. Analysis of active contents in Cannabis plants of Zongshuying Villa of Kunming. China. Acta of Kunming Medical University 15(2): 40-42. [на китайски]
Zhao Da-wen 1991. Taxonomic and Pharmacognosic Researches on Chinese Cannabis. Internal Report, National Institute for the Control of Pharmaceutical and Biological Products. Beijing: 9-13. [на китайски]
Zhu Da-bao 1992. Projects of plant science supported by National Natural Science Foundation of China in 1991. Acta Botanica Sinica 34(9): 720-728. [на китайски]
Zhu Da-bao and Qi Shu-ying 1993. Projects of plant science supported by National Natural Science Foundation of China in 1992. Acta Botanica Sinica 35(11): 891-892 [на китайски]

Заинтересованите изследователи могат да поискат списъка с номенклатурните хербарийни образци на канабиса, използвани за изготвяне на картата на разпространението на страница 57.