一个在现代玉米中存在频率仅为2.1%的基因，有望重塑中国饲料蛋白格局。
北京时间6月3日晚，中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿、王海海团队联合上海师范大学王文琴团队及四川农业大学黄永财团队，在《自然》（Nature）在线发表研究成果，宣布成功克隆第二个源自野生玉米（大刍草）的高蛋白主效基因THP3-T。在此之前，这一基因已在长达9000余年的人工驯化历程中被“无意丢弃”。
玉米是中国第一大粮食作物，年产量约3亿吨，却长期承受着一个结构性短板：籽粒蛋白含量仅在8%左右，无法满足畜禽养殖业对蛋白饲料的需求。这一缺口由进口豆粕填补——2025年，中国大豆进口量已突破1亿吨。
面对国内饲料蛋白原料对外依存度高达80%以上的现状，这一发现也有突破性意义。
研究团队从野生玉米中发现籽粒蛋白含量高达30%，是现代栽培杂交种玉米的近4倍。差距的形成有其历史逻辑：数千年来，育种者的目标始终是高产，蛋白含量从未被纳入系统性的选育方向，大量优异的蛋白相关基因在这一过程中悄然流失。
2022年，巫永睿团队率先从野生玉米中挖掘出第一个高蛋白基因THP9-T，编码天冬酰胺合成酶4，实现了主栽品种蛋白含量的初步提升。此次发表的THP3-T，是该团队历经多年持续攻关挖掘到的第二个高蛋白核心基因，编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1（GOT1）——这也是氮代谢途径中的一种关键酶。
从机制层面看，这项研究的核心贡献在于揭示了一个“双引擎”协同模型。
THP3-T编码的GOT1酶，在氨基酸合成流程中扮演“核心引擎”的角色；THP9-T编码的天冬酰胺合成酶4，则在下游承接并分配氮素流向。两者共同构成玉米氮同化的核心代谢中心。这种协同增效在实际应用品种中同样得到体现。多年多点田间试验显示，将两个基因导入中国推广面积最大的玉米杂交种郑单958后，其籽粒蛋白含量从8.5%提升至12%-13%，全株蛋白含量从7%提升至9%以上，且产量保持稳定。
不只是成果的发表，研究团队已将这项成果纳入更大的应用框架。
研究团队在三亚创制高蛋白玉米遗传群体，从左至右依次是：崔亚辉、王文琴、巫永睿、王海海、黄永财、朱一栋
据巫永睿团队介绍，他们已利用分子标记辅助育种技术，对80余个国内玉米主栽品种的亲本进行精准改良，改良后亲本蛋白含量可提升至14%以上。与此同时，团队明确提出了“全产业链”构想：从基因挖掘、种质创制，延伸至新品种培育、高蛋白玉米饲料加工，再到畜禽养殖端的豆粕替代验证。
他们发现，在养殖端，高蛋白玉米氨基酸含量全面增加且不影响消化率，在育肥猪饲料中具备替代50%至100%豆粕的潜力，并可显著降低蛋鸡、肉鸡饲料中豆粕的添加比例。在种植端，每吨高蛋白玉米的收购价格比普通玉米高出200元，规模化推广后预期可促进农民增收。
若中国年产3亿吨玉米中，蛋白含量整体提高4个百分点达到12%以上，由此新增的蛋白总量相当于3000余万吨进口大豆，约占全年进口总量的30%。
不过，从论文到品种，分子育种的周期通常以年为单位计算。改良亲本与最终推广品种之间，仍有杂交组合筛选、多环境适应性评估等关键环节。未来，团队不仅希望和育种企业合作培育高蛋白玉米；同时还将继续挖掘新的高蛋白基因，把杂交种蛋白含量进一步推向15%。
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金叶子
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