我国科学家成功克隆野生玉米变异基因

本报讯（记者 符静）《自然》杂志日前发表了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合作的研究成果。研究人员经过10年努力，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THP9。值得一提的是，中国科学院分子植物科学卓越创新中心共有三个园区，其中一个为松江辰山园区。

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，玉米已成为世界上最高产的农作物之一，由于产量高，有效能量多，是最常用且用量最大的一种饲料。然而，普通玉米籽粒蛋白含量较低，大部分杂交种籽粒蛋白含量不到8%，因此，饲料中还需要补充大豆蛋白。对于大豆严重依赖进口的我国而言，这成为了畜禽养殖业的“卡脖子”问题。研究显示，普通玉米蛋白含量每提高一个百分点，相当于中国可以少进口近800万吨大豆。因此，提高玉米蛋白含量不仅是保障我国畜禽养殖业和饲料加工业健康发展的重要途径之一，也是保障国家粮食安全的重大战略需求。

2012年，研究团队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%，而玉米的祖先野生玉米在没有施加氮肥条件下种子蛋白含量高达30%，这表明，野生玉米含有控制高蛋白含量的关键基因（见下图）。

这些基因是什么？它们能否被挖掘用于提高现代玉米的蛋白含量？经过艰苦攻关，研究团队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。此外，研究团队在三亚南繁基地进行了大规模田间试验，将野生玉米高蛋白基因THP9-T杂交导入我国推广面积最大的玉米生产栽培品种郑单958中，可以显著提高杂交种籽粒蛋白含量，表明该基因在培育高蛋白玉米中具有重要的应用潜能。同时，在减少氮肥施用条件下，可有效保持玉米的生物量以及植株和籽粒中氮含量水平，这对于在低氮条件下促进玉米高产、稳产具有重要意义。

本项研究不仅成功克隆了野生玉米变异基因THP9-T，有利于现代栽培玉米提高籽粒蛋白含量的遗传改良，而且对将来减少化肥施用和保护生态环境具有重要指导意义，为构建和实施新形势下的国家粮食安全战略，确保国家粮食安全和重要农产品有效供给，促进农业可持续发展提供新的解决方案。

据悉，中国科学院分子植物科学卓越创新中心聚焦植物遗传、发育、生理及其与环境互作的重大基础科学问题及科技前沿，开展原创性、系统性的基础和应用基础研究。目前，辰山园区拥有上海市资源植物功能基因组学重点实验室、华东野生濒危植物资源保育中心、城市园艺技术与推广中心，建成6个国家级种质资源库，加入了国家重要野生植物种质资源共享服务平台，并通过科技成果转化，积极服务社会发展。