2022-11-17 14:45:30
經(jīng)過十年不懈努力,中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心和上海師范大學科研團隊合作,首次從野生玉米中成功克隆出高蛋白基因THP9,并通過雜交實驗,有效提高了現(xiàn)代玉米的蛋白含量,這一成果今天(17日)在國際學術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
玉米的祖先起源于南美洲,叫做大芻草,種子外面包裹著堅硬的殼,無法直接食用。人類祖先早在9000年以前就開始馴化玉米,逐步把雜草一樣的野生玉米改造成了今天的玉米??蒲腥藛T實驗發(fā)現(xiàn),野生玉米在沒有施加氮肥條件下種子蛋白含量都高達30%,是現(xiàn)代普通栽培玉米的3倍,表明野生玉米含有控制高蛋白含量的關(guān)鍵基因。十年來,研究團隊提取了超過4萬個樣本的DNA進行鑒定,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。
中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心研究員巫永睿介紹,目前玉米已成為世界上最高產(chǎn)的農(nóng)作物之一,70%的玉米都用作飼料,是最常用且用量最大的一種飼料。由于普通玉米籽粒蛋白含量較低,因此飼料中還需要補充大豆蛋白,然而大豆嚴重依賴進口,這些成為我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的“卡脖子”問題。如果普通玉米蛋白含量每提高一個百分點,相當于每年可以少進口700多萬噸大豆。
研究團隊在三亞進行了大規(guī)模田間試驗,將野生玉米高蛋白基因Thp9-T雜交導入我國推廣面積最大的玉米生產(chǎn)栽培品種鄭單958中,可以顯著提高蛋白含量,表明該基因在培育高蛋白玉米中具有重要的應用潛能。同時,在減少氮肥施用條件下,可以有效保持玉米的生物量以及植株和籽粒中氮含量水平,這對于減少化肥使用,保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。