由國際小麥基因組測序協會（IWGSC）帶領的20餘國、70多家機構及逾200位科學家，花費13年時間，終於完成世界上首個完整版六倍體小麥「中國春」的基因組圖譜，研究成果被全世界最權威的學術期刊之一《科學》雜誌在線上發布。中國西北農林科技大學旱區作物逆境生物學國家重點實驗室的宋衛寧教授團隊，則是參與這一基因組圖譜破譯工作的唯一中國團隊。
小麥是世界上種植最廣泛的穀物之一，人們用它來加工麵包、饅頭、麵條、啤酒等，養活了世界上40%的人口，尤其是在中國，這個世界最大的小麥生產與消費國，年種植小麥面積約有2400萬公頃、產量近1.3億噸。然而很多人並不知道，與人類關係如此密切的小麥卻有極其特殊的身分，「它是唯一一個尚未完成全基因組測序的物種」。
基因組量體龐大
外表看似普通的小麥，其基因組的量體卻是異常龐大，為人類基因組的5倍、水稻基因組的40倍，同時，做為典型的異源多倍體，小麥基因組內的重複序列極高，包含3套非常相似的染色體，因此破譯工程難度非常高。2005年，IWGSC向這一難關發起挑戰，隔年宋衛寧正式加入。
為何選定「中國春」品種進行研究？中國春早在20世紀初，透過傳教士傳入西方，20世紀四、五十年代，美國著名學者西爾斯透過研究，從中國春衍生出一系列小麥染色體材料。使得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發展。當時小麥不僅成為模式作物，同時也直接推動黑麥、大麥、燕麥等其他物種的遺傳研究。
宋衛寧團隊負責的是對小麥染色體「7D中長臂」的破譯，這是一個全新探索，沒有經驗可循；僅7D中長臂染色體的大小，就已相等於整個水稻的基因組大小。不僅如此，其物理圖譜構建及序列組裝、分析和破解的工作量，也遠遠超過相應的水稻基因組。在西北農林科技大學為團隊提供的科研支持下，團隊成員基本上沒有節假日、寒暑假的概念，全力投入海量資料的測序和破譯工作。
應對氣候與缺糧
宋衛寧表示，中國春基因組圖譜的繪製完成，可以說獲得了研究小麥的一個密碼本，讓科學家對小麥生長發育規律的瞭解產生質的飛躍，也為未來人類更好地利用小麥做出重要貢獻。
宋衛寧說，未來，仍將繼續開展序列分析工作，將小麥基因組的進化、序列與分子育種、遺傳育種結合起來，培育高產、抗旱、抗鹽、抗病蟲的小麥新品種，以期應對全球氣候變化及人口增加帶來的食品短缺挑戰，為小麥基因組改良工作奠定基礎。
不可能的任務 陸科學家功不可沒
國際小麥基因組測序協會（IWGSC）於2005年成立，擁有來自60多個國家的會員，機構執行主任凱利‧埃弗索爾在一份聲明中說，繪製小麥基因組圖譜，曾被視為「不可能完成的任務」，而今能夠完成是許多人共同努力的結果。
小麥測序研究領域科學家們經不斷努力，令人振奮的成果也一項項問世。包括2008年，法國農科院研究團隊發布了小麥染色體中最大的一條「3B染色體的物理圖譜」；2013年，大陸中科院遺傳發育所和中國農科院作物所分別完成小麥祖先A和D基因組草圖；2017年，IWGSC宣布小麥品系「中國春」染色體物理圖譜構建完成等。
科學家相信，小麥基因組圖譜的繪製完成，可助培育出抗旱、抗病和高產優質的小麥品種。國際小麥基因組測序協會指出，全球人口到2050年預計將達到96億，小麥產量需每年增長1.6%才能滿足未來需求，如此的增長率必須透過改良作物性狀而非增加種植面積來實現。
（記者／孫曜樟）