Micropropagation of Hemp (Cannabis sativa L.) by Tissue Culture to Support Industrial Production

Abstract

Hemp (Cannabis sativa L.) is a plant with several medicinal properties as a result of its numerous bioactive compounds, particularly cannabidiol (CBD), which is highly valued. This attraction has led to the current commercial production of the plant. Therefore, it is of the utmost importance to propagate it in large quantities, free of diseases, and rapidly. Thus, this study aims to establish a protocol for the exponential micropropagation of the high CBD hemp variety Charlotte’s Angel by nodal segment via the tissue culture method. Initially, with 10-minute surface sterilization with 0.1% HgCl2, the microbial contamination rate was reduced to its lowest level (6.67%) within 7 days. Additionally, the nodal segments exhibited optimal response to MS media supplemented with 0.5 mg/L TDZ, resulting in a 100% shoot multiplication rate. The average number of shoots per explant was 4.7±1.57, and the average shoot height was 2.30±0.42 cm at 4 weeks. Subsequently, the conditions for increasing the number of hemps in a temporary immersion bioreactor were investigated. The MS liquid medium supplemented with 0.05 mg/L TDZ and fed every 8 hours per day could increase the average number of shoots to 66.33±2.08 shoots per pair of bottles, resulting in an average height of 2.33±0.31 cm at 4 weeks. The average height of shoots in both systems (semi-solid medium and bioreactor system) did not differ statistically (p

กัญชง (Cannabis sativa L.) เป็นพืชที่มีประโยชน์ทางการแพทย์ เนื่องจากมีสารสำคัญหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารสำคัญอย่าง cannabidiol (CBD) ที่มีมูลค่าสูง ส่งผลให้ปัจจุบันมีการผลิตในเชิงพาณิชย์ ดังนั้นการขยายพันธุ์ให้ได้ปริมาณมากและรวดเร็วจึงเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่ง ดังนั้นการศึกษานี้จึงมีเป้าหมายเพื่อศึกษาวิธีการขยายพันธุ์กัญชงพันธุ์ Charlotte’s Angel ซึ่งมีปริมาณ CBD สูงโดยใช้ส่วนตาข้างผ่านวิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ โดยเริ่มจากการฟอกฆ่าเชื้อพื้นผิวตาข้างด้วย HgCl2 ความเข้มข้น 0.1% เป็นเวลา 10 นาที พบว่า มีการปนเปื้อนของจุลินทรีย์น้อยที่สุด (6.67%) ภายในระยะเวลา 7 วัน นอกจากนี้ ส่วนของตาข้างมีการตอบสนองดีที่สุดต่อสูตรอาหารกึ่งแข็ง MS ที่เติมด้วย TDZ ความเข้มข้น 0.5 mg/L สูตรอาหารนี้ส่งผลให้มีอัตราการเพิ่มจำนวนยอด 100% จำนวนยอดเฉลี่ยเท่ากับ 4.7±1.57 ยอดต่อชิ้นส่วนพืช และความสูงเฉลี่ยของยอดคือ 2.30±0.42 cm ที่ระยะเวลา 4 สัปดาห์ จากนั้นศึกษาสภาวะในการเพิ่มปริมาณต้นกัญชงในไบโอรีแอคเตอร์แบบจมชั่วคราว พบว่า อาหารเหลวสูตร MS ที่เติม TDZ ความเข้มข้น 0.05 mg/L และให้อาหารทุก 8 ชั่วโมงต่อวัน สามารถเพิ่มจำนวนยอดเฉลี่ยกัญชงได้ 66.33±2.08 ยอดต่อคู่ขวด และส่งผลให้มีความสูงเฉลี่ยมากที่สุดเท่ากับ 2.33±0.31 cm ที่ระยะเวลา 4 สัปดาห์ และหลังจากการกระตุ้นการยืดตัวของยอดจากระบบเพาะเลี้ยงที่ต่างกัน (ระบบอาหารกึ่งแข็งและระบบ TIB) พบว่า ความสูงเฉลี่ยของยอดทั้ง 2 ระบบไม่มีความแตกต่างกันทางสถิติ (p