提要：通過(guò)了解所有基因的位置，現(xiàn)在，研究人員就有可能進(jìn)一步了解這些基因之間如何協(xié)同工作，以控制諸如抗旱性、增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和高產(chǎn)等性狀。結(jié)合使用基因編輯技術(shù)，研究人員可以更快更精確地添加他們需要的特征。
基因農(nóng)業(yè)網(wǎng)（Panda）編譯報(bào)道：一份小麥基因圖譜的公布，打響了開(kāi)發(fā)“應(yīng)對(duì)氣候變化”小麥作物競(jìng)賽的發(fā)令槍。
這是一個(gè)由各國(guó)科學(xué)家組成的研究小組，他們共同確定了10萬(wàn)多個(gè)小麥基因的位置。研究人員稱，這張小麥基因圖譜將加速新作物品種的開(kāi)發(fā)，以應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的熱浪。該研究已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
諾里奇約翰英尼斯中心(John Innes Centre)作物遺傳學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人克里斯托瓦爾•烏烏伊(Cristobal Uauy)教授將此次對(duì)小麥基因的精確定位描述為“改變游戲規(guī)則的創(chuàng)舉”。
“面對(duì)氣候變化和人類日益增長(zhǎng)的需求，我們必須找到可持續(xù)生產(chǎn)小麥的方法，”他告訴BBC新聞。
“這正是我們多年以來(lái)一直期待的事情。整個(gè)人類文明都應(yīng)該對(duì)此感到非常興奮，因?yàn)楝F(xiàn)在，我們將第一次實(shí)現(xiàn)一直以來(lái)想要的小麥的針對(duì)性進(jìn)展，從而在未來(lái)養(yǎng)活全世界。”
這件事為什么那么重要？
據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)估計(jì)，到2050年，全球人口將增至96億，因此小麥產(chǎn)量需要增加60%才能養(yǎng)活這么多人口。這項(xiàng)工作大部分是由位于墨西哥城附近的國(guó)際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)進(jìn)行的。該組織致力于開(kāi)發(fā)作物新品種，以幫助世界上一些最貧窮國(guó)家農(nóng)民提高糧食產(chǎn)量。
幾十年來(lái)，CIMMYT一直在嘗試通過(guò)傳統(tǒng)雜交培育出的作物新品種，用于提高產(chǎn)量和抵御新的疾病。但是據(jù)CIMMYT的小麥研究主管拉維·辛格博士稱，預(yù)計(jì)由氣候變化引起的高溫天氣將會(huì)增加，因此，開(kāi)發(fā)那些需要較少水和能忍受更高溫環(huán)境的新品種成為他們的首要任務(wù)。
他說(shuō)：“在生長(zhǎng)期最關(guān)鍵的幾個(gè)月里，如果夜間氣溫上升一度，就可能會(huì)損失8%的產(chǎn)量。因此，氣候適應(yīng)能力是我們育種項(xiàng)目中需要考慮的主要因素之一。”
這張小麥基因圖譜將如何幫助養(yǎng)活世界?
科學(xué)家們每年通過(guò)傳統(tǒng)的雜交育種技術(shù)培育出數(shù)千種新品種的小麥，這些小麥的性狀是通過(guò)育種家肉眼觀察選擇出來(lái)的。這個(gè)過(guò)程效果不錯(cuò)，但是很辛苦，也很費(fèi)錢。這也是一場(chǎng)數(shù)字游戲，因?yàn)槊恳淮芜M(jìn)行品種雜交時(shí)，我們都無(wú)法確知得到的作物是否能正確組合來(lái)自父母親本的優(yōu)秀基因，表現(xiàn)出我們想要的性狀，成功的幾率大概與中彩票差不多。從培育一個(gè)新品種，到農(nóng)民種到農(nóng)田里，一般需要10到15年的時(shí)間。
研究人員目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了10萬(wàn)多個(gè)小麥基因，并確定了其在小麥基因組中的位置。他們據(jù)此制作了一張小麥基因組圖譜，顯示并標(biāo)注出小麥基因組上所有最重要的位置。
通過(guò)了解所有基因的位置，現(xiàn)在，研究人員就有可能進(jìn)一步了解這些基因之間如何協(xié)同工作，以控制諸如抗旱性、增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和高產(chǎn)等性狀。結(jié)合使用基因編輯技術(shù)，研究人員可以更快更精確地添加他們需要的特征。
真的有必要使用基因編輯嗎?
對(duì)于使用基因編輯來(lái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持批評(píng)態(tài)度的人認(rèn)為，我們有足夠的食物來(lái)養(yǎng)活全球人口。問(wèn)題是，全世界的食物并沒(méi)有按照適當(dāng)?shù)谋壤峙浣o那些真正需要食物的人。CIMMYT全球小麥項(xiàng)目主任漢斯·博冉（Hans Braun）博士深以為然。不過(guò)，他認(rèn)為，政治層面的解決方案比基因編輯技術(shù)要困難得多。
他解釋說(shuō)：“例如，在北非和西亞地區(qū)，小麥占全部居民膳食供能比例的40%到50%。在這些地區(qū)，生產(chǎn)足夠的小麥作物絕對(duì)是保障國(guó)家糧食安全的最重要的事項(xiàng)。他們?cè)谶^(guò)去已經(jīng)進(jìn)口了很多小麥，進(jìn)口越多，對(duì)其他國(guó)家的依賴性就越強(qiáng)。”
英國(guó)基因觀察運(yùn)動(dòng)組織的海倫·華萊士博士（Helen Wallace）則認(rèn)為，研究人員應(yīng)該謹(jǐn)慎措辭，不要“過(guò)度承諾”。
她說(shuō)：“實(shí)際上，基因編輯所能產(chǎn)生的效果將受到小麥作物本身及其與環(huán)境相互作用的復(fù)雜性的限制。”
“例如，營(yíng)養(yǎng)改變有時(shí)會(huì)使一種作物對(duì)害蟲更具有吸引力，或是給某些食用這種作物的人帶來(lái)不良影響。嚴(yán)格的監(jiān)管、可追溯性和標(biāo)簽將是保護(hù)環(huán)境、健康和消費(fèi)者選擇的關(guān)鍵。”
得到這張圖譜究竟有多難?
來(lái)自20個(gè)國(guó)家的73個(gè)研究機(jī)構(gòu)200名科學(xué)家為這張小麥基因圖譜付出了巨大努力。他們共同鑒定了21個(gè)小麥基因組染色體的組成，以及107,891個(gè)基因在小麥染色體上的精確位置。
它由160億個(gè)堿基對(duì)組成，比20年前完成的人類基因組大5倍多。
除此了這些挑戰(zhàn)之外，小麥還有三個(gè)獨(dú)立的亞基因組。這使得科學(xué)家很難將每個(gè)亞基因組區(qū)分開(kāi)來(lái)，并將它們按正確的順序排列。
