来源：上海科技报 2022年11月22日
标题：让玉米的蛋白质含量翻倍 上海师大与中科院科研团队成功克隆野生玉米高蛋白基因
记者：吴苡婷
近期，上海师范大学王文琴研究团队与中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿研究团队合作，经过10年坚持不懈的努力，科研人员终于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Teosinte High Protein 9 (THP9)，成功让整株玉米的蛋白质含量接近翻倍。玉米籽实中的蛋白质含量从8%平均提升至14%，未来有望提高到20%。相关文章发表在近期的《自然》杂志上。
能否提高玉米中的蛋白质含量？
玉米是世界最高产的农作物之一，玉米的全球年产量高达12亿吨，我国年产玉米2.7亿吨。其中，70%的玉米都用作饲料，有“饲料之王”之称。不过，由于不少杂交玉米籽粒的蛋白质含量不足8%，饲料中还需补充大豆蛋白。如果让玉米的蛋白质含量提升一个百分点，就相当于节省下了800万吨大豆。这对于保障国家粮食安全，以及我国畜禽养殖业和饲料加工业健康发展，具有重要意义。
能否将玉米的高蛋白基因找回来？十年前，怀着寻觅玉米高蛋白控制基因的梦想，巫永睿来到中国科学院分子植物科学卓越创新中心建立起自己的研究团队。
鲜为人知的是，在南美洲墨西哥南部的巴尔萨斯河流域，玉米的祖先——大刍草有着高达30%的蛋白质含量。然而，经过9000年的种植驯化，现在的玉米作物慢慢丢失掉了高蛋白的控制基因，变得更注重积累淀粉。能否将玉米的高蛋白基因找回来？十年前，怀着寻觅玉米高蛋白控制基因的梦想，巫永睿来到中国科学院分子植物科学卓越创新中心建立起自己的研究团队。
找到玉米高蛋白控制基因
从玉米祖先那里找回高蛋白控制基因谈何容易。9000年的漫漫野生岁月，现代大刍草的基因组已经变得驳杂难辨，现代玉米与大刍草的基因组的差别变得非常巨大，甚至超过了人与黑猩猩基因组之间的差异。这都成为定位蛋白控制基因的“拦路虎”。
提取超过4万个样本的DNA进行基因型鉴定、测定超过2万个样本的蛋白含量并进行表型分析、三次大规模高蛋白遗传群体测序……巫永睿与妻子，上海师范大学教授王文琴一起，破解了高度复杂的野生玉米基因组，又连续创制了超过10代的遗传材料，构建起了野生玉米和普通玉米的高世代近等基因系群体。经过反复实验，研究团队终于从野生玉米中成功克隆到了首个控制玉米高蛋白含量的主效基因THP9。
“THP9负责合成的酶，负责合成天冬酰胺，而天冬酰胺是植物合成蛋白质的重要基础原料。”巫永睿介绍，现代玉米中THP9的突变形式THP9-B导致合成天冬酰胺的功能变弱，“我们将野生玉米中的THP9-T引入现代玉米后，种子中的蛋白质含量增加了约35%，根、茎、叶中的氮含量分别增加了54%、94%、18%左右”。
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