从蒸粗麦粉到微型通心粉，世界各地的人们都喜爱由硬粒小麦制成的食品。它也被称为“意大利面小麦”或“通心粉小麦”，是最常见的谷物之一。现在，一个科学家团队在确保硬粒小麦——以及依赖它的人们——的持续生存方面迈出了重要一步。
研究人员今天在《自然·遗传学》杂志上发表了一篇关于基因组测序的论文。“这真是一个国际合作的成果，”加拿大萨斯喀彻温大学的小麦科学家、该论文的作者之一柯蒂斯·波兹尼亚克（Curtis Pozniak）说。这项研究总共列出了68位科学家，他们来自意大利、德国、加拿大、以色列、美国、澳大利亚和土耳其的机构。他解释说，基因组测序工作源于一个关于硬粒小麦科学的国际工作组。
与许多主要作物一样，硬粒小麦一直受到科学家们的广泛关注，他们致力于防治其易患的疾病、提高作物产量以及使植物更加强韧等。国际团队决定，接下来的重点应是开发一个高质量的参考基因组。“这是我们第一次能够看到所有基因的正确排序，”波兹尼亚克说。
与面包小麦和大麦等其他参考基因组一样，硬粒小麦的参考基因组就像一张蓝图。这张蓝图使得科学家们更容易进入真实植物的基因组，了解正在发生什么，并进行修改，无论是通过传统育种还是基因编辑。
这些改变可以帮助小麦变得更强韧、味道更好、营养更丰富，甚至有助于保持和支持我们所熟知的、与意大利面相关的黄色。科学家们甚至可以混入来自其他小麦的基因组中的一些元素，例如面包小麦和大麦，以及它们的野生近亲。这有助于研究人员对抗遗传多样性不足的问题，而正是这种不足使得许多作物容易受到任何变化的影响，无论是天气还是疾病。这种多样性的缺乏源于许多代高度集中的农业育种，只关注特定性状而忽略了作物作为一个整体的遗传健康。通过添加来自野生近亲或其他栽培小麦的基因，科学家们或许能够帮助植物变得遗传多样性更强，从而更强韧。
该基因组已经取得了一些成效：国际团队利用它识别出了与硬粒小麦从土壤中吸收镉（一种重金属）相关的基因。选择那些基因拷贝数较少的硬粒小麦品种，可以帮助人们免受重金属中毒的危害。
但要实现这一点并不容易。首先，硬粒小麦的基因数量大约是人类基因组的四倍，这意味着有大量的材料需要处理。总的来说，植物的基因组比动物大得多。就小麦而言，这是因为在驯化过程中，来自不同野生物种的新遗传物质被引入了几次，并且每一次引入都留下了一些DNA。此外，硬粒小麦是四倍体，这意味着它拥有四套携带遗传信息的染色体，而不是像人类和大多数动物那样拥有两套。
波兹尼亚克说，还有更多因素：硬粒小麦有两个紧密相关的亚基因组。由于基因组测序依赖于将基因组分解成小片段，然后分别测序，最后重新组装，因此弄清楚每个片段属于哪个亚基因组并不容易。这就像试图拼两幅非常相似但所有碎片都混在一起的拼图。更复杂的是，硬粒小麦的基因组还有大量的重复DNA，这些序列一遍又一遍地出现。波兹尼亚克说，这些DNA“在整个基因组中看起来几乎相同”，但所有序列都略有不同，并且属于不同的位置。
测序后的基因组数据集在线上免费提供，任何人都可以访问。国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的卡里姆·阿马尔（Karim Ammar）表示，这一点很重要，他没有参与该项目。
阿马尔和他的合作者们已经利用参考基因组来培育更能抵抗疾病的硬粒小麦品系。他说，下一步是选取几种不同的硬粒小麦品系并对它们进行测序，由于有了参考基因组，这项工作会快得多，这样他们就可以开始比较每个品系的特性了。在小麦科学领域，正如生活中许多事情一样，了解得越多，就越好。
