今年夏天，俄罗斯遭遇了特大干旱，导致小麦价格飙升，创下多年来的最高纪录。这一事件提醒我们，人类的生存高度依赖于降雨。目前，科学家们已开始探索提高小麦抗旱能力的新方法。

此前，科学家们成功研发出一种矮秆基因，在20世纪下半叶推动了印度小麦的大幅增产，这一成就被称为“绿色革命”。如今，研究人员正考虑用更优良的基因替换现有基因，以进一步提升作物的抗旱性。

谈到“绿色革命”的成果，没有人比Kulvinder Gill体会更深。Gill在印度的一个小村庄长大。半个世纪前，有人预测该村将面临粮食危机，因为粮食生产增长无法满足快速膨胀的人口需求。“大家都感到末日即将来临，饥肠辘辘的人们会为争夺食物而互相残杀。”他说。

随后，美国科学家（包括华盛顿州立大学的Orville Vogel）培育出含有突变矮秆基因的小麦新品种。这种基因能抑制植株高度，使小麦在大量施肥和灌溉后不会像普通小麦那样长得过高而倒伏，同时产量显著增加。

Gill表示：“这些矮秆基因的应用使收成翻了两番——至少在旁遮普地区是这样。”于是，Gill离开家乡，成为一名小麦遗传学家，目前在华盛顿师从Orville Vogel教授，从事小麦育种研究。

寻找新的小麦基因

Gill希望不仅复制Vogel的研究成果，还要进行改进。尽管目前全球90%的麦田都采用了“绿色革命”的矮秆基因，但这些基因有一个副作用：在缺水条件下，小麦生长困难。Gill解释说，播种时若逢干旱，农民需将种子播到更深处以获取水分，但矮秆基因植物从6英寸深处发芽较为困难。

为此，Gill正在寻找另一种能力更强的矮秆基因。这种突变基因已在玉米和高粱中存在。与“绿色革命”中的矮秆基因不同，它并非按比例缩小整株植物，而是通过阻断一种重要生长激素的正常流动，抑制植株高度，同时使荚壳更大、茎秆更粗壮，整体植株更结实。

为获得这种小麦品种，Gill及其同事对数千个麦种进行了化学处理，随机改变DNA。目前，这些突变麦苗正在温室中生长，Gill正观察是否会出现所需的基因变化。他说：“现阶段很难分辨某个突变基因是否是我们想要的那种。”

全球抗旱育种竞赛

目前，世界各国都在竞相进行作物基因改造，以提高抗旱性。Gill的研究项目是其中的一部分。研究人员正在尝试各种方法，从传统育种到高科技基因编辑，不一而足。

其中一种中间方法是从小麦的祖先中寻找有用基因。科学家从基因库冷藏室中取出保存多年的小麦种子，重新加以研究。现代小麦是由三种野生小麦品种经过数千年的自然杂交进化而来。David Bonnet是墨西哥国际玉米和小麦改良中心的小麦遗传学家，他说：“我们现在可以在实验室中模拟这种天然杂交过程，从而获得更多的遗传变异，使作物具备一系列特性，包括抗旱性。”

基因工程的前景

不过，近期吸引最多关注和资金的研究方法是基因工程。位于美国密苏里州的孟山都公司（Monsanto）是全球领先的农业生物技术公司（全球90%以上的转基因作物种子由其提供技术）。该公司将从细菌中提取的一个基因植入玉米，据称由此培育的玉米品种在干旱条件下可增产8%–10%。该基因是一种转录因子，能在作物处于逆境时激活许多其他基因。

孟山都公司表示，如果监管部门批准，他们将在两年内将这种玉米品种投放市场。该公司还将该基因捐赠给非洲的一些政府资助研究机构，这些机构已于今年开始进行含该基因玉米品种的大棚栽培试验。

加强基因改造，提高抗旱潜力

科学界对孟山都的改良产品充满好奇，但也有人心存疑虑，担心其效果是否如宣传的那样神奇。许多其他科研机构（如印度顶尖种子公司Mahyco）也在致力于寻找可用于作物改良的有用基因。Mahyco的技术负责人Usha Zehr说：“我们正在从耐旱作物（如高粱、相思树）中寻找转录因子。”

遗传学家Bonnet表示，能够帮助作物有效利用水分的基因并不稀缺。“我们自己也有很多可供选择的基因，我们认为这些基因具有与孟山都基因相当甚至更大的抗旱潜力。”

在全球变暖的背景下，实现作物的抗旱潜力变得越来越重要。气候模型预测，未来几年，世界许多地区（包括主要粮食产区）将遭遇更多干旱天气。