为提高玉米蛋白含量 中国科研人员从野生玉米中克隆变异基因

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中新网上海11月17日电 (记者 郑莹莹)经过10年不懈努力、田头奔波，中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿研究团队与上海师范大学王文琴研究团队终于合作完成一项科研成果，从野生玉米中克隆了控制玉米高蛋白品质形成和氮素高效利用的关键变异基因Teosinte High Protein 9 (THP9)，相关研究论文于北京时间11月17日在线发表于国际知名学术期刊Nature(《自然》)上。

野生玉米大刍草(左)和栽培玉米(右) 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 供图

玉米是世界上最高产的农作物之一。随着人们生活质量的提高，对肉蛋奶的需求不断增加，玉米的消费量也日益增加。但其实更多的玉米被用作饲料，玉米也有“饲料之王”之称。

玉米的“祖先”叫做大刍草，种子外面包裹着坚硬的壳，无法直接食用，后被人类改造成了如今的玉米。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员巫永睿介绍，普通玉米籽粒蛋白含量较低，因此饲料中需要补充大豆蛋白，然而我们的大豆严重依赖进口，因此提高玉米蛋白含量有助畜禽养殖业和饲料加工业的健康发展。

现代玉米与野生玉米 郑莹莹 摄

研究团队于2012年开始进行玉米高蛋白供体材料的寻找、蛋白含量测定、遗传分析以及群体构建。实验发现普通玉米自交系蛋白含量约为10%，而玉米“祖先”野生玉米在没有施加氮肥条件下种子蛋白含量都高达30%，其含量是现代普通栽培玉米的3倍，这表明野生玉米含有控制高蛋白含量的关键基因。这些基因是什么，它们在野生和现代玉米中到底发生了什么改变？它们能否被挖掘来用于提高现代玉米的蛋白含量？

为了充分利用野生玉米的基因资源，挖掘控制其高蛋白的优良变异基因，研究团队破解了高度复杂的野生玉米基因组、连续创制了超过10代的遗传材料、提取了超过4万个样本的DNA进行基因型鉴定，最终从野生玉米中克隆到首个控制玉米高蛋白含量的主效基因THP9。

研究团队下田归来 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 供图

研究团队在数年间奔波于上海、海南、山东、哈尔滨的田间地头与实验室，终于在野生玉米中寻得“潜力基因”。

巫永睿表示，团队接下来计划从野生玉米中克隆更多的高蛋白基因，并展开产业化应用。

据悉，中国科学院分子植物科学卓越创新中心黄永财博士后、王海海副研究员、朱一栋博士生为该论文的共同第一作者，巫永睿研究员和上海师范大学王文琴教授为该论文的共同通讯作者。(完)