玉米是我国第一大粮食作物,也是国内第一大宗饲料原料,被誉为“饲料之王”。然而,当前全世界的杂交种玉米蛋白含量普遍偏低,仅为8%左右,我国动物饲料严重依赖进口豆粕作为蛋白来源。提高玉米蛋白含量、培育高蛋白玉米,是解决我国蛋白质饲料原料严重依赖进口问题的关键路径。 6月3日,澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者从中国科学院分子植物科学卓越创新中心获悉,近日,该中心巫永睿、王海海团队,联合上海师范大学王文琴团队和四川农业大学黄永财团队,进一步破解高蛋白玉米形成之谜,成功克隆了第二个野生玉米高蛋白主效基因THP3-T。北京时间2026年6月3日,相关成果以题为“Teosinte alleles enhance nitrogen assimilation and seed protein in maize(野生玉米优异基因有效提高玉米氮同化和籽粒蛋白含量)”的论文,在线发表在国际权威学术期刊《自然》(Nature)上。 早在2012年,巫永睿研究员就开始投身提高玉米蛋白含量的相关研究,认为培育高蛋白玉米是实施“大豆减量替代计划”的重要途径。十年磨一剑,研究团队在2022年率先从野生玉米中挖掘到首个高蛋白基因THP9-T,实现了我国玉米主栽品种蛋白含量的初步提升,但如何进一步突破玉米蛋白含量仍是巨大挑战。而在此次THP3-T成功克隆之后,研究团队通过两个高蛋白基因的聚合,成功将自交系玉米籽粒蛋白含量从10%提升至15%,并将我国推广面积最大的玉米杂交种郑单958的籽粒蛋白含量从8.5%提升至12%-13%,全株蛋白含量从7%提升至9%以上,且产量保持稳定。 在此次研究过程中,研究团队也揭示了氮高效同化与利用是高蛋白形成的核心机制。研究团队多年多点的田间试验表明,野生玉米THP3-T优异基因能够赋予植株在低氮条件下保持生物量及蛋白含量的氮高效(NUE)特性。该基因编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1(GOT1),是氮代谢途径中的核心酶。THP3-T主要通过其卓越的酶活性增强了氮同化能力,从而促进了籽粒蛋白含量的提升。进一步研究发现,THP3-T(编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1)与THP9-T(编码天冬酰胺合成酶4)共同构成了氮同化的核心代谢中心。将两者聚合后,展现出前所未有的协同增效作用——自交系籽粒蛋白含量从10%提升至15%,远超单个基因的作用。将这两个基因导入杂交种郑单958?