史俊斌　張琳

?人間四月，春意盎然，八百里秦川麥田碧綠如茵。明媚的春光下，孕穗期小麥隨風搖曳，向人們演奏著豐收的樂曲。

最新數(shù)據(jù)顯示，小麥提供人類的蛋白質(zhì)超過了所有肉類的總和，我國是全球最大的小麥生產(chǎn)國和消費國。選育更多的優(yōu)質(zhì)小麥品種，是我國和全球小麥育種工作者的共同命題和期盼。

2018年8月17日，美國《科學》雜志載文稱世界上首個完整版六倍體小麥“中國春”基因組圖譜完成。歷時13年，由國際小麥基因組測序聯(lián)盟（IWGSC）牽頭，來自20多個國家、70多家機構(gòu)的200多位科學家參與完成的這一科研成果轟動世界。其中，西北農(nóng)林科技大學旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室的宋衛(wèi)寧教授團隊完成了其中7DL染色體物理圖譜構(gòu)建及序列破譯工作。

?國際小麥基因組測序聯(lián)盟主席、澳大利亞墨爾本大學小麥育種專家魯?shù)蟕埃培爾斯評價該研究是“征服了遺傳學的‘珠穆朗瑪峰’”，攻克這一“珠峰”的戰(zhàn)隊中，宋衛(wèi)寧團隊是唯一的中國團隊。

小麥基因有多大？它是人類基因組的6倍，是水稻基因組的40倍。有多復雜？小麥是由3個不同的基因組綁在一塊的，而且是幾個不同的物種雜交在一塊，幾個基因組同時存在，其復雜程度不是簡單的成倍，3個基因組中大概90%是相似的，僅小部分是不同的。重復序列含量有多高？人的基因組大概有50%的是重復序列，而小麥幾乎達到90%。長期以來，破譯小麥基因組，被很多領(lǐng)域的科學家認為不可能完成。

2005年，由全球小麥科學家組成的國際小麥基因組測序聯(lián)盟向這一難題發(fā)起挑戰(zhàn)。聯(lián)盟的科學家們對“中國春”的21條染色體進行了分離，聯(lián)盟各成員分別承擔了相關(guān)物理圖譜構(gòu)建、細菌人工染色體測序和序列的組裝與分析等工作。

這項國際性大協(xié)作研究工作，為何特別選用極富中國色彩的“中國春”品種？據(jù)宋衛(wèi)寧介紹，“中國春”是種植在四川省成都平原的一個地方小麥品種，早在20世紀初，由傳教士傳入西方，20世紀四五十年代，美國著名學者西爾斯通過研究，從“中國春”衍生出一系列的小麥染色體材料。于是，“中國春”成為小麥遺傳學最重要的遺傳材料和工具，促進了小麥細胞遺傳學的大發(fā)展，也直接推動了黑麥、大麥、燕麥等其他近緣物種的遺傳研究。

2006年2月，宋衛(wèi)寧從海外辭職回到西北農(nóng)林科技大學工作，任農(nóng)學院博士生導師。在國外期間，宋衛(wèi)寧就積極與國際小麥基因組測序聯(lián)盟磋商，2006年7月，宋衛(wèi)寧代表西北農(nóng)林科技大學加入IWGSC，并成為該聯(lián)盟決策委員會中唯一的中國成員。他的團隊負責7DL染色體物理圖譜構(gòu)建及序列破譯任務，這項工作能夠確定“這條染色體的許多區(qū)間，與小麥產(chǎn)量、種子大小、能否抵抗銹病等性狀有著密切關(guān)聯(lián)”。除此之外，團隊還參與了小麥全基因組兩種不同物理圖譜分析結(jié)果的整合，宋衛(wèi)寧教授的名字也因此兩次出現(xiàn)在《科學》雜志的論文作者名單中。

歷時13年的努力，20多個國家的科學家分頭完成了物理圖譜的構(gòu)建。研究人員整合了21條小麥染色體的參考序列，獲得10.7萬個基因，超過400萬個分子標記，以及影響基因表達的序列信息。

“這是目前六倍體普通小麥最完整的基因組圖譜了。有了這本‘參考書’，從前做不出來的實驗，現(xiàn)在就有可能做出來了。之前研究過的，還可以繼續(xù)做得更通透。”宋衛(wèi)寧表示，“未來，我們還將繼續(xù)開展序列分析工作，將小麥基因組的進化、序列與分子育種、遺傳育種結(jié)合起來，培育高產(chǎn)、抗旱、抗鹽、抗病蟲的小麥新品種以便更好應對全球氣候變化及人口增加帶來的食品短缺挑戰(zhàn)，為小麥基因組改良工作奠定基礎(chǔ)?！?/p>

“中國春”基因組圖譜的繪制完成，使科學家對小麥生長發(fā)育規(guī)律的了解發(fā)生了質(zhì)的飛躍，也為未來人類更好地利用小麥做了重要鋪墊。前不久，中國科學院院士和中國工程院院士投票評選的2018年中國十大科技進展新聞、世界十大科技進展新聞在北京揭曉，《歷經(jīng)13年小麥基因組圖譜繪制完成》獲評2018年世界十大科技進展新聞。

國際小麥基因組測序協(xié)會指出，全球人口到2050年預計將達到96億，小麥產(chǎn)量需每年增長1.6%才能滿足未來需求。小麥基因組圖譜的繪制完成，可幫助人類培育出更多抗旱、抗病和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的小麥品種。