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中國新聞網-上海新聞
上海分社正文
為提高玉米蛋白含量 中國科研人員從野生玉米中克隆變異基因
2022年11月18日 11:26   來源:中國新聞網  

  中新網上海11月17日電 (記者 鄭瑩瑩)經過10年不懈努力、田頭奔波,中國科學院分子植物科學卓越創新中心巫永睿研究團隊與上海師范大學王文琴研究團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形成和氮素高效利用的關鍵變異基因Teosinte High Protein 9 (THP9),相關研究論文于北京時間11月17日在線發表于國際知名學術期刊Nature(《自然》)上。

野生玉米大芻草(左)和栽培玉米(右) 中國科學院分子植物科學卓越創新中心 供圖

  玉米是世界上最高產的農作物之一。隨著人們生活質量的提高,對肉蛋奶的需求不斷增加,玉米的消費量也日益增加。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。

  中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員巫永睿介紹,普通玉米籽粒蛋白含量較低,因此飼料中需要補充大豆蛋白,然而我們的大豆嚴重依賴進口,因此提高玉米蛋白含量有助畜禽養殖業和飼料加工業的健康發展。

現代玉米與野生玉米 鄭瑩瑩 攝

  研究團隊于2012年開始進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建。實驗發現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30%,其含量是現代普通栽培玉米的3倍,這表明野生玉米含有控制高蛋白含量的關鍵基因。這些基因是什么,它們在野生和現代玉米中到底發生了什么改變?它們能否被挖掘來用于提高現代玉米的蛋白含量?

  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良變異基因,研究團隊破解了高度復雜的野生玉米基因組、連續創制了超過10代的遺傳材料、提取了超過4萬個樣本的DNA進行基因型鑒定,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。

研究團隊下田歸來 中國科學院分子植物科學卓越創新中心 供圖

  研究團隊在數年間奔波于上海、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,并展開產業化應用。

  據悉,中國科學院分子植物科學卓越創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王文琴教授為該論文的共同通訊作者。(完)

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編輯:王丹沁  

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