Evaluation of factors that shape the development of Cannabis sativa L., and the production of its cannabinoids in the context of agroecological sustainability
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Corredor Perilla, Ingrid Carolina
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Resumen
Cannabis sativa L., como un cultivo ancestral, está experimentando un resurgimiento en el
mundo moderno. Históricamente utilizada durante milenios en Europa y Asia para la producción
de fibra, medicina y granos, cannabis está siendo reexaminada bajo nuevas regulaciones que
permiten investigar su genética y producción sostenible. Esto ha generado prometedoras
oportunidades para su uso en los sectores industrial, alimentario y medicinal.
La investigación sobre estrategias de cultivo de cannabis es crucial en varios ámbitos, como la
estandarización de genéticas, la comprensión del comportamiento agronómico en diversos
entornos y latitudes, la integración de prácticas sostenibles, el aseguramiento del control de
calidad en la cadena de suministro, el desarrollo de mercados innovadores y la obtención de
financiamiento e instrumentos de seguro confiables. A pesar del creciente interés, la información
consistente en estas áreas sigue siendo escasa, y la especulación ha obstaculizado el desarrollo
efectivo del cannabis en muchos países.
Los recientes cambios regulatorios han permitido que varios países utilicen el cannabis para fines
científicos, industriales, medicinales y recreativos. Sin embargo, las variedades de cannabis
presentan características variables que influyen significativamente en su uso final. La
estandarización de genéticas, la comprensión de los efectos ambientales y la optimización del
manejo agronómico en diferentes latitudes y regiones geográficas son esenciales para garantizar
una producción adecuada para sus propósitos previstos. Las regulaciones relacionadas con el
compuesto psicoactivo ∆9-tetrahidrocannabinol (∆9-THC) exigen que los niveles de producción
se mantengan por debajo de los límites legales (EE.UU. <0.3%, Colombia <1%). Sin embargo, el
conocimiento y la estandarización en estas áreas siguen siendo limitados y requieren mayor
investigación.
El objetivo principal de esta investigación fue evaluar los factores agroecológicos que modulan
el desarrollo y la producción de cannabinoides de Cannabis sativa L. bajo un enfoque de sostenibilidad agroecológica. Esta investigación aborda desafíos y oportunidades específicos en
los niveles sociocultural, económico, agronómico y ambiental.
Esta tesis doctoral tiene como objetivo proporcionar información confiable sobre la comprensión
y el desarrollo de Cannabis sativa L. mediante la evaluación de sus características de cultivo y
producción desde una perspectiva agroecológica. La investigación está organizada en capítulos
de la siguiente manera:
Capítulo Uno: Proporciona una visión general completa del cannabis, incluyendo regulaciones,
historia, usos, biología, taxonomía y prácticas generales de cultivo. Establece el contexto al
delinear el problema de investigación, los objetivos y la estructura de la tesis.
Capítulo Dos: Revisa el desarrollo y la producción de Cannabis sativa L. desde la perspectiva
de la sostenibilidad agroecológica, utilizando estudios de caso de Colorado, EE.UU., y
Colombia. Identifica los factores socioculturales, económicos y ambientales que influyen en la
producción de cannabis en estas regiones y destaca los desafíos y obstáculos. El capítulo revela
que la información científica global sobre cannabis sigue siendo limitada, con la mayoría de los
estudios enfocados en la salud pública, las políticas y los efectos psicoactivos. El lento progreso
en el establecimiento de regulaciones, la falta de educación sobre los diversos usos de la planta y
su clasificación como sustancia psicoactiva regulada I, han impedido su desarrollo,
especialmente en las regiones estudiadas.
Capítulo Tres: Examina la diversidad y distribución del microbioma rizosférico, con énfasis en
el bacterioma y el micobioma del suelo en diferentes etapas de crecimiento de la planta en un
entorno controlado. El estudio encontró que el origen del suelo influye significativamente en las
comunidades microbianas a nivel de filo, con composiciones y abundancias variables a lo largo
de las etapas vegetativa y de floración. La persistencia de microorganismos esenciales
promotores del crecimiento vegetal ofrece perspectivas prometedoras para futuras
investigaciones que respalden el cultivo de cannabis a través de prácticas agroecológicas. Capítulo Cuatro: Caracteriza las rizobacterias cultivables del cannabis e investiga sus efectos
funcionales en la germinación, solubilización de fósforo e inhibición micelial de Fusarium sp.
bajo condiciones in vitro. Las cepas nativas de Bacillus en la rizosfera de cannabis demostraron
funciones biológicas potenciales, como la solubilización de fósforo y la inhibición de patógenos,
sin afectar negativamente la germinación. Estos hallazgos destacan el potencial de estos
microbios como promotores de crecimiento vegetal nativos, lo que justifica una mayor
investigación en condiciones controladas e invernaderos.
Capítulo Cinco: Evalúa los efectos de niveles variables de humedad en el desarrollo y la
producción de cannabinoides de Cannabis sativa L. en un entorno controlado. Se encontró que la
alta humedad relativa (78-98% HR) a nivel del dosel impactó negativamente la morfología,
biomasa y contenido total de cannabinoides (incluyendo THC, CBC, CBG y THCV), mientras
que influyó positivamente en la altura de la planta y el contenido de cannabinoides como CBD y
CBDV. El estudio sugiere que mantener un déficit de presión de vapor (DPV) óptimo es crucial
para la aptitud y el rendimiento de la planta. Investigaciones futuras deberían identificar
cultivares que prosperen bajo condiciones de humedad específicas, particularmente en regiones
templadas, tropicales y subtropicales.
Capítulo Seis: Integra los hallazgos de los capítulos anteriores, enfatizando la importancia de
adoptar una perspectiva agroecológica en el cultivo de cannabis. El capítulo concluye con
resultados clave, limitaciones de investigación, contribuciones a la ciencia, recomendaciones y
trabajos futuros.
Esta investigación doctoral proporciona conocimientos valiosos sobre el cultivo sostenible de
Cannabis sativa L., centrándose en perspectivas agroecológicas en diferentes regiones, la
diversidad y función del microbioma rizosférico, el papel de las bacterias del suelo cultivables en
el crecimiento de las plantas y el impacto de factores ambientales como la humedad en una
variedad de cáñamo rica en CBD (Texto tomado de la fuente).
Abstract
Cannabis sativa L., as an ancient crop, is experiencing a resurgence in the modern world.
Historically utilized for fiber, medicine, and grain in Europe and Asia for millennia, cannabis is
now being reexamined under new regulations that permit research into its genetics and
sustainable production. This has opened promising avenues for its use in the industrial, food, and
medicinal sectors.
Research into cannabis cultivation strategies is crucial in several domains, including
standardizing genetics, understanding agronomical behavior across various settings and latitudes,
integrating sustainable practices, ensuring quality control in the supply chain, developing
innovative markets, and securing reliable financing and insurance options. Despite growing
interest, consistent information in these areas remains scarce, and speculation has often hindered
the effective development of cannabis in many countries.
Recent regulatory changes have allowed several countries to utilize cannabis for scientific,
industrial, medicinal, and adult-use purposes. However, cannabis cultivars display varying
characteristics that significantly influence their final use. Standardizing genetics, understanding
environmental effects, and optimizing agronomical management across different latitudes and
geographical regions are essential for ensuring the correct production of cannabis for its intended
purposes. Regulations concerning the psychoactive compound ∆9-tetrahydrocannabinol (∆9-
THC) require that production levels remain below legal limits (U.S. <0.3%, Colombia <1%), yet
knowledge and standardization in these areas are still limited and require further research.
The main goal of this research was to evaluate agroecological factors that modulate the
development and cannabinoid production of Cannabis sativa L. under agroecological sustainability. This research addresses specific defiance and opportunities at the sociocultural,
economic, agronomical, and environmental levels.
This doctoral thesis aims to provide trustworthy information on the understanding and
development of Cannabis sativa L. by assessing its cultivation and production characteristics
through the agroecological view. The research is organized into chapters as follows:
Chapter One: provides a comprehensive overview of cannabis, including regulations, history,
uses, biology, taxonomy, and general cultivation practices. It sets the stage by outlining the
research problem, objectives, and thesis structure.
Chapter Two: Reviews the development and production of Cannabis sativa L. through the lens
of agroecological sustainability, using case studies from Colorado, U.S., and Colombia. It
identifies the sociocultural, economic, and environmental factors influencing cannabis
production in these regions and highlights the challenges and obstacles. The chapter reveals that
global scientific information on cannabis remains limited, with most studies focusing on public
health, policies, and psychoactive effects. Slow progress in establishing regulations, the lack of
education on the plant's diverse uses, and its classification as a Schedule I substance have
impeded its development, especially in the studied regions.
Chapter Three: Examines the diversity and distribution of the rhizosphere microbiome,
focusing on the soil bacteriome and mycobiome at different plant growth stages in a controlled
environment. The study found that soil origin significantly influences microbial communities at
the phylum level, with varying compositions and abundance across the vegetative and flowering
stages. The persistence of essential plant growth-promoting microorganisms offers promising
insights for future research to support cannabis cultivation through agroecological practices Chapter Four: Characterizes culturable cannabis rhizobacteria and investigates their functional
effects on germination, phosphorus solubilization, and mycelial inhibition of Fusarium sp. under
in vitro conditions. Native Bacilli strains in the cannabis rhizosphere demonstrated potential biological functions, such as phosphorus solubilization and pathogen inhibition, without
negatively affecting germination. These findings highlight the potential of these microbes as
native plant growth promoters, warranting further investigation under controlled and greenhouse
conditions.
Chapter Five: Assesses the effects of varying humidity levels on the development and
cannabinoid production of Cannabis sativa L. in a controlled environment. High relative
humidity (78-98% RH) at the canopy level was found to negatively impact plant morphology,
biomass, and total cannabinoid content (including THC, CBC, CBG, and THCV) while
positively influencing plant height and the cannabinoid content of CBD and CBDV. The study
suggests that maintaining optimal vapor pressure deficit (VPD) is critical for plant fitness and
performance. Future research should identify cultivars that thrive under specific humidity
conditions, particularly in temperate, tropical, and subtropical regions.
Chapter Six: integrates the findings from the previous chapters, emphasizing the importance of
adopting an agroecological perspective in cannabis cultivation. The chapter concludes with key
outcomes, research limitations, a contribution to science, recommendations, and future work.
This doctoral research provides valuable insights into the sustainable cultivation of Cannabis
sativa L., focusing on agroecological perspectives across different regions, the diversity and
function of the rhizosphere microbiome, the role of culturable soil bacteria in plant growth, and
the impact of environmental factors such as humidity on a CBD hemp variety.
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ilustraciones, diagramas, tablas