来源：青春上海 2022年11月17日
标题：努力10年，上海这对科学家夫妇让玉米重新“拥有”高蛋白
记者：刘晶晶
从8%到14%，上海一对科学家夫妇的科研成果，让玉米找回了在人工种植过程中慢慢“丢失”的高蛋白。
中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员巫永睿和爱人——上海师范大学教授王文琴带领他们的研究团队，经过十年的不懈努力，成功克隆了野生玉米中控制高蛋白品质形成的关键变异基因，相关研究成果于北京时间11月17日凌晨在线发表于国际顶尖学术期刊《自然》。
玉米的祖先起源于南美洲墨西哥南部的巴尔萨斯河流域，叫做大刍草。它像杂草一样生长，种子外面包裹着坚硬的壳，无法直接食用。人类祖先早在9000年以前就开始驯化玉米，逐步把杂草一样的野生玉米大刍草改造成了今天的玉米。
如今，玉米已成为世界上最高产的农作物之一，全球年产12亿吨，中国年产2.7亿吨。其中，70%的玉米都是用作饲料，玉米产量高，有效能量多，是最常用且用量最大的一种饲料，故有“饲料之王”的美称。
随着人们生活质量的提高，对肉蛋奶的需求不断增加，玉米的消费量也日益增加，致使近年来玉米进口量也不断提升。由于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%，因此饲料中需要补充大豆蛋白。然而，大豆严重依赖进口，这些成为了我国畜禽养殖业的“卡脖子”问题。
如果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国家粮食安全的重大战略需求，也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。然而，野生玉米高蛋白形成的机理是长期以来悬而未决的世纪难题，控制玉米总蛋白含量和氮素高效利用的关键基因一直还没找到。
能否将玉米的高蛋白基因找回来，重新注入现代玉米中？十年前，怀着梦想，巫永睿从美国带回大刍草的种子，来到中国科学院分子植物科学卓越创新中心，组建起自己的研究团队。
实验发现，普通玉米自交系蛋白含量约为10%，而野生玉米在没有施加氮肥条件下种子蛋白含量都高达30%，其含量是现代普通栽培玉米的3倍，表明野生玉米含有控制高蛋白含量的关键基因。
然而，经历9000年的岁月，现在的大刍草其基因组已经变得极难辨识，与现代玉米的基因组差别更是巨大，这种差异甚至超过了人类与黑猩猩之间的差异。
研究团队经过艰苦攻关，连续创制了超过10代的遗传材料，终于构建了野生玉米和普通玉米的高世代近等基因系群体。在这个过程中，他们提取了超过4万个样本的DNA进行基因型鉴定，测定了超过2万个样本的蛋白含量进行表型分析，进行了3次大规模高蛋白遗传群体的测序以及精细的图位克隆，最终从野生玉米中克隆到首个控制玉米高蛋白含量的关键基因THP9。
研究团队在三亚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。为了实现不间断种植，还在上海、三亚、哈尔滨三地穿梭轮种。
十年来，研究人员每一次在大太阳下走进玉米田，花粉哗哗洒到皮肤上奇痒无比。玉米叶子也像刀子一样，一不小心就割一道口子。研究人员表示，尽管非常辛苦，但当他们发现THP9-T不仅能控制玉米蛋白质形成，还能减少玉米种植过程中化肥的施用，有助于减少环境污染时，觉得一切付出都值得了。
据巫永睿介绍，团队已在为新发现的基因申请专利，并与安徽一家农业企业合作育种。此外，他们还发现了另外三个控制玉米蛋白含量的基因，未来将继续将其克隆并引入现代玉米中，争取让玉米作物的蛋白质含量提升至20%。
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