經(jīng)過10年不懈努力、田頭奔波，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心巫永睿研究團(tuán)隊與上海師范大學(xué)王文琴研究團(tuán)隊終于合作完成一項科研成果，從野生玉米中克隆了控制玉米高蛋白品質(zhì)形成和氮素高效利用的關(guān)鍵變異基因Teosinte High Protein 9 (THP9)，相關(guān)研究論文于北京時間11月17日在線發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊Nature(《自然》)上。
野生玉米大芻草(左)和栽培玉米(右) 中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 供圖玉米是世界上最高產(chǎn)的農(nóng)作物之一。隨著人們生活質(zhì)量的提高，對肉蛋奶的需求不斷增加，玉米的消費(fèi)量也日益增加。但其實更多的玉米被用作飼料，玉米也有“飼料之王”之稱。
玉米的“祖先”叫做大芻草，種子外面包裹著堅硬的殼，無法直接食用，后被人類改造成了如今的玉米。
中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員巫永睿介紹，普通玉米籽粒蛋白含量較低，因此飼料中需要補(bǔ)充大豆蛋白，然而我們的大豆嚴(yán)重依賴進(jìn)口，因此提高玉米蛋白含量有助畜禽養(yǎng)殖業(yè)和飼料加工業(yè)的健康發(fā)展。
現(xiàn)代玉米與野生玉米 鄭瑩瑩 攝研究團(tuán)隊于2012年開始進(jìn)行玉米高蛋白供體材料的尋找、蛋白含量測定、遺傳分析以及群體構(gòu)建。實驗發(fā)現(xiàn)普通玉米自交系蛋白含量約為10%，而玉米“祖先”野生玉米在沒有施加氮肥條件下種子蛋白含量都高達(dá)30%，其含量是現(xiàn)代普通栽培玉米的3倍，這表明野生玉米含有控制高蛋白含量的關(guān)鍵基因。這些基因是什么，它們在野生和現(xiàn)代玉米中到底發(fā)生了什么改變？它們能否被挖掘來用于提高現(xiàn)代玉米的蛋白含量？
為了充分利用野生玉米的基因資源，挖掘控制其高蛋白的優(yōu)良變異基因，研究團(tuán)隊破解了高度復(fù)雜的野生玉米基因組、連續(xù)創(chuàng)制了超過10代的遺傳材料、提取了超過4萬個樣本的DNA進(jìn)行基因型鑒定，最終從野生玉米中克隆到首個控制玉米高蛋白含量的主效基因THP9。
研究團(tuán)隊下田歸來 中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 供圖研究團(tuán)隊在數(shù)年間奔波于上海、海南、山東、哈爾濱的田間地頭與實驗室，終于在野生玉米中尋得“潛力基因”。
巫永睿表示，團(tuán)隊接下來計劃從野生玉米中克隆更多的高蛋白基因，并展開產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
據(jù)悉，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心黃永財博士后、王海海副研究員、朱一棟博士生為該論文的共同第一作者，巫永睿研究員和上海師范大學(xué)王文琴教授為該論文的共同通訊作者。(完)
