在美国明尼苏达大学圣保罗校区边缘的一个田野里，6名学生和实验室的技术人员凝望着昏暗的天空。这场即将来临的暴风雨可能会使8月的高温有所缓解，但它却不利于这些小麦的收获。他们穿梭于一排排的小麦垅，剪掉了大约100个尖尖的麦穗头，把它们放在一个塑料容器里，然后带回到停在田边的一辆卡车里。他们把谷物包装好，贴上标签，装进卡车里，然后运回詹姆斯·安德森（JamesAnderson）的实验室进行分析。

 

　　这位长期从事小麦育种的研究者希望能从中找到一种小麦种子：没有白垩状的白色真菌（这种真菌分泌的毒素会导致小麦镰刀菌枯萎病）。进而寻找新的基因，使小麦能够抵抗世界上最具毁灭性的植物病害之一。安德森负责该大学的小麦育种项目，这是美国致力于通过传统育种来改善作物的几十个育种项目之一。由于基因技术的发展，这样的项目也越来越多了，而安德森可以利用的研究工具也日益增多。

 

　　在近期发表的一份研究报告中，一个由200多名研究人员组成的国际团队展示了第一个高质量、完整的面包小麦基因组序列。就像一幅巨大的基因组物理图谱——小麦的DNA比人类多5倍——完整注释的序列涉及107000个基因位点，21条染色体展示了400多万个基因标记。对于养活了世界1/3人口的农作物来说，这是一个里程碑事件，与9000年前人类首次种植小麦的那一天一样，有着同样的划时代意义。

 

　　国际小麦基因组测序联盟（IWGSC）是一个公私合作的研究团队，组建于2005年。通过十多年的努力，完成了这个序列的绘制。该团队的负责人凯勒叶·埃弗索尔（KellyeEversole）说：“我们认为，让育种者利用我们提供的信息来研发更适合当地的品种，是未来养活人口的基础。”

 

　　像安德森这样的育种项目一直在寻找小麦新品种，以满足种植者面临严峻的经济和环境变化的需求。2011年发表于《科学》杂志的一项研究表明，气温上升已经导致小麦产量下降。而最近在《自然》杂志上发表的一项研究表明，这种趋势只会变得更糟，温度每上升1华氏度就会导致小麦产量下降5%。

 

　　那么，什么样的性状能使小麦变得更好呢？炎热气候条件下的生长能力是一种优势，还要有较强的抗病性。但是种植者还关心其他方面。安德森说：“在选择品种时，他们首先考虑的是产量，其次是耐倒伏性，再次是蛋白质含量。”育种者必须谨慎地把握这些特征，并和其他特征进行平衡，比方营养。

 

　　在安德森的实验室里，研究的重点是赤霉病抗性，这意味着需要在试验田中喷洒真菌孢子，并观察哪些单株不会死亡。在3年前，他开始使用基因测序技术来帮助培养更多的幸存单株。

 

　　他的研究团队在试验田收获了所谓的“训练种群”：500棵被选单株可反映一个总数为2500棵的种群（它们的基因组测序已经完成）。通过遗传数据与实际表型特征结合起来，安德森可以更好地预测哪些植物将有最好的抗病能力，以及哪些遗传序列会赋予这种表型特征。

 

　　近期公布的这一序列，涵盖了94%的基因组（更早的版本为61%），更有助于将特定的性状与特定的基因联系起来，从而着手对其调整。

 

　　接下来的问题是，如何进行调整？与玉米、大豆和油菜不同，目前还没有人将转基因小麦商业化。安德森曾与孟山都公司合作开发一种抗“农达”小麦（抗除草剂转基因小麦），但这家跨国公司在2004年退出了这一合作关系。安德森说：“这主要受文化影响，当时的世界还没有准备好接受，而现在大概还是这样。”长久以来，美国小麦的一些最大进口国——欧洲和日本——一直是对转基因食品持敌对态度的国家。

 

　　像CRISPR、锌指和TALENs这样的新技术也面临着同样的文化阻力，或者像第一代转基因生物一样，也要面临各种繁文缛节。不过，美国农业部于2018年3月宣布，不再对基因编辑技术导致突变的农作物进行监管，因为这类突变类似传统育种过程，只要没有远距离引入遗传物质，就可不用监管。

 

　　新的基因图谱将加速新型转基因产品的研发，不仅限于传统育种项目的作物。就像大多数基因组工作一样，新的小麦基因组图谱为未来研究提供了足够的支撑和细节。