2022年第三季度，受原料進口豆粕價格上漲影響，我國飼料價格不斷攀升，創近12年歷史新高。飼料中蛋白主要由豆粕提供，但中國大豆對進口依存度高，容易形成畜禽養殖業的“卡脖子”問題。因此，尋找能夠替代豆粕的蛋白來源，對中國飼料加工業和畜禽養殖業來說意義重大。

經十年不懈努力，中國科研人員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。這不僅有利于現代栽培玉米提高籽粒蛋白含量，還可能指導未來減少化肥施用和保護生態環境。

近日，國際科學頂級期刊《自然》發表了這一成果。據悉，該研究由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合作完成。

找回“丟失”的高蛋白優質基因

玉米的“祖先”起源于南美洲，又叫“大芻草”，經過9000多年人工馴化，成功被改造成世界上產量最高的農作物之一——現代玉米。據洞見研報發布的《2022年全球玉米產業分析》報告顯示，2021年，玉米全球年產量超過12億噸、中國年產量超2.7億噸，超過小麥成為最重要的谷物。與此同時，玉米作為高產農作物之一，也是最重要的飼料谷物，其中超過70%被用作飼料。

2021/22全球糧食產量，圖片：洞見研報

眾所周知，玉米和豆粕同為飼料原料。由于我國普通玉米籽粒蛋白含量較低，不到8%，因此通過豆粕來補充原料中蛋白含量是我國目前所使用的方法。

然而，我國豆粕卻嚴重依賴進口，國內需求的很大一部分仍由進口來滿足。主要外國供應商是巴西、美國、阿根廷和俄羅斯。”根據《2022年全球玉米產業分析》報告顯示，中國在2021銷售年度從美國購買了約8.45億蒲式耳玉米。

2021年美國玉米的主要買家，圖片：洞見研報

面對我國大豆對外依賴度較高的情況，中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員巫永睿表示“如果把大豆導入到栽培玉米里面，整個蛋白含量就從8%提高到14%。玉米的蛋白含量每提高一個百分點，每年就可以少進口700多萬噸大豆。”

找回丟失的優質高蛋白基因，提高玉米蛋白含量不僅是保障國家糧食安全的重大戰略需求，也是為我國飼料加工業和畜禽養殖業謀求健康發展的一條重要途徑。

然而，野生玉米高蛋白優質基因形成的機理是讓科學家們頭疼的世紀難題，一直沒找到控制玉米總蛋白含量和氮素高效利用的關鍵基因。

離“蛋白自由”又近一步

為了幫玉米找回“高蛋白”，中國科學院分子植物科學卓越創新中心和上海師范大學王文琴研究團隊首先采用三代測序技術和三維基因組相結合的策略，提取超過4萬個樣本的DNA進行基因型鑒定，測定了超過2萬個樣本的蛋白含量進行表型分析，破解了高度復雜的野生玉米基因組，經過長達10年的不懈努力，成功從野生玉米“大芻草”中找回馴化過程中丟失的、用于控制高蛋白含量的優良基因THP9。17日，相關研究論文被發表在國際權威學術期刊《自然》雜志。

當然，這還遠遠不足以實現“蛋白自由”。為了表明高蛋白含量的主效基因THP9在培育“蛋白玉米”中具有重要應用潛力，研究團隊在三亞南繁基地進行了大規模田間試驗。同時，也做了大量利于玉米在低氮條件下高產、穩產的試驗。

最后，巫永睿表示該研究不僅成功克隆了野生玉米變異基因Thp9-T，利于現代栽培高籽粒蛋白含量的玉米，而且對未來減少化肥施用和保護生態環境具有重要指導意義，為構建和實施新形勢下的國家糧食安全戰略，確保國家糧食安全和重要農產品有效供給，促進農業可持續發展提供新的解決方案。