上个月，科学家们宣布了大麦研究领域的一项重大突破：他们终于完成了整个大麦基因组的测序。对此，一些媒体报道称，这将有助于酿造出更好的啤酒（大麦是啤酒的关键成分之一）。诚然，在某种程度上，了解大麦基因组确实会带来更好——或者产量更高、成本更低——的啤酒，尤其是在气候变化如科学家预测的那样，导致恶劣环境条件下农作物生长困难的情况下。但这些媒体报道忽略了重点：那种关于“更好啤酒”的夸大其词，就像引用 NASA 太阳动力学天文台的一些数据，然后说这些数据能帮你更好地晒黑一样。这项研究的意义要复杂得多。
一些背景信息：大麦属于小麦族（Triticeae），与其他驯化谷物如小麦和黑麦是同一种。这些作物是最早被驯化的农业谷物产品之一——考古证据表明，人类在大约 10,000 年前就驯化了大麦。
国际大麦基因组测序联盟上个月在《自然》（Nature）杂志上发表的是一个草案——一份不完全的大麦基因组图谱。这是一项了不起的成就，克服技术障碍耗费了数年时间：大麦基因组大小为 5.1 吉（gigabases），是人类基因组的 1.3 倍，而且大麦基因组的大部分由重复序列组成，这使得精确确定所有冗余序列的位置非常困难。
这项工作的最终目的是改进大麦，使其比现有品种（专门培育具有理想特性的特定大麦品种）更能抵抗疾病和恶劣条件，增加植物的膳食纤维含量，当然，也可能调整籽粒，使其更适合啤酒生产。
但这还有很长的路要走。我与德国植物遗传学和作物植物研究所的研究员、大麦基因组项目首席研究员之一 Nils Stein 谈了谈这篇论文。Stein 强调，他们发表的仅仅是基因组的第一个草案。他们拥有物理图谱——所有单个字母的位置——但还没有所有基因在图谱上的位置。基本上，这就像知道一本小说中所有字母的位置，但还不完全清楚这些字母如何组合成单词。联盟成员确实掌握了一些数据：他们能够将 24,154 个基因的位置定位到物理图谱上，这大约是大麦总共可能拥有的基因数量（30,400 个）的三分之二。
此外，他们还比较了不同大麦品种的基因组。主要测序的基因组是 Morex，一种六行大麦。我问 Stein 为什么他们认为 Morex 是最佳的“基准”，而他们检查过的所有其他品种都是二行大麦。他解释说，美国农业部过去对 Morex 品种进行了大量研究——我们对它了解最多，因此它为进一步研究提供了良好的基础。
为什么有抱负的家庭酿酒师应该关心？因为二行大麦和六行大麦在糖化过程中的表现略有不同，这会对酿造效率和最终啤酒的特性产生深远影响（这是一个复杂的现象，我将在未来的专栏中详细介绍）。我猜想，任何足够“宅”到想了解品种遗传差异的人，都会好奇单核苷酸变异研究中使用了哪种大麦。
当联盟科学家比较了不同的六行和二行大麦品种后，他们发现着丝粒附近的染色体区域 1.) 包含许多功能基因，2.) 在品种内部以及在一定程度上在品种之间，变异性都不大。其结果是，只有染色体的末端会频繁地重组——交换 DNA 片段。这将是未来大麦科学家面临的一个障碍：如果你需要的基因在品种间难以重组，你就无法培育出更好、更抗病的番茄。Stein 确实澄清说，可以使用基因改造技术来靶向着丝粒附近那些难以获取的基因，并且他很快解释说，并非所有大麦的基因都位于这些区域——传统育种者仍然可以对许多性状进行改良。
展望未来，Stein 希望能更清楚地理解基因在大麦的物理图谱和转录组——如蛋白质或调节性 RNA 等基因产物——上的位置，这将有助于科学家更好地理解基因表达是如何被控制的。反过来，这将为植物育种者如何自行控制基因表达提供线索。
Stein 还说，大麦将成为理解相关作物植物的绝佳模型基因组，这些作物的基因组甚至更复杂：例如，小麦是六倍体（它有六个染色体副本；而大麦只有两个），其基因组庞大，重达 17 吉。与大麦一样，小麦是世界上最重要的主食作物之一，面对气候变化，它将面临与大麦相同的环境压力——干旱、疾病、害虫、含盐的水、土壤贫瘠等。
因此，你可以看到，弄清一个生物基因组的无数复杂性及其基因组的时间、空间和结构组织是一项艰巨的任务——但这是一项重要的任务，无法在 200 字的新闻报道中概括。
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