我国科学家找回“丢失”的野生玉米基因，可显著提升其蛋白含量

IT之家 6 月 3 日消息，据新华社今日报道，中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿、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，成功从野生玉米中克隆出第二个高蛋白主效基因 THP3-T，相关成果于北京时间 6 月 3 日晚在线发表于《自然》。玉米是我国第一大粮食作物，也是畜禽养殖业中不可或缺的“饲料之王”。然而，由于我国主栽玉米品种的蛋白含量普遍偏低，动物饲料长期以来严重依赖进口豆粕作为蛋白补充来源。据测算，我国大豆年进口量超过 1 亿吨，对外依存度高达 80% 以上，培育高蛋白玉米被视为缓解这一结构性矛盾的重要路径。研究团队介绍称，野生玉米的蛋白含量可高达 30%，然而在现代玉米长达 9000 多年的驯化与现代育种过程中，多数与高蛋白相关的优异基因已逐渐丢失，导致当前杂交种玉米的蛋白含量普遍徘徊在 8% 左右。早在 2012 年，巫永睿研究员便投身于提高玉米蛋白含量的相关研究。经过长达十年的努力，该团队于 2022 年率先从野生玉米中挖掘出首个高蛋白基因 THP9-T，实现了主栽玉米品种蛋白含量的初步提升。此次成功克隆的 THP3-T，则进一步补齐了高蛋白玉米育种的“关键拼图”。研究发现，THP3-T 编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶 1，是氮代谢途径中的核心酶。该基因主要通过增强氮同化能力，在不影响产量的前提下显著提升玉米籽粒及全株蛋白含量。群体遗传学分析显示，THP3-T 在现代玉米品种中出现的频率仅为 2.1%，十分稀有。当研究团队将 THP3-T 与已发现 THP9-T 进行聚合后，这两个基因展现出显著的协同增效作用，实验结果显示自交系玉米籽粒蛋白含量从 10% 提升至 15%。在实际育种应用层面，该团队将这两个高蛋白基因导入我国推广面积最大的玉米杂交种“郑单 958”中，成功将其籽粒蛋白含量从 8.5% 提升至 12% 到 13%，全株蛋白含量从 7% 提升至 9% 以上，且产量保持稳定。据团队测算，我国饲用玉米蛋白含量若每提升 1 个百分点，所增加的蛋白总量约可等效替代 800 万吨进口大豆；若全国玉米蛋白含量从 8% 提升至 12% 以上，每年可减少大豆进口约 3000 万吨，相当于当前进口总量的约 30%。目前，该团队已利用分子标记辅助育种技术，精准改良了 80 余个国内玉米主栽品种的亲本，改良后亲本蛋白含量可提升至 14% 以上。此外，来自权威机构的饲用价值评估报告显示，高蛋白玉米不仅可部分替代进口豆粕，还有望改善鸡蛋、猪肉等禽畜产品的风味。研究团队透露，目前已与新希望、牧原等养殖企业签约合作，推动相关成果的产业化落地。IT之家附论文地址：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10575-8