崖州灣國家實驗室協同創新再結碩果 發現玉米高產高蛋白協同調控關鍵基因

玉米是我國種植面積最大、產量最高的農作物，也是飼料的絕對主力。然而，國內雜交種玉米籽粒蛋白含量普遍只有8%左右，無法滿足畜禽養殖業對飼料蛋白的需求，每年需進口約1億噸大豆來彌補蛋白缺口。如何提高玉米籽粒蛋白含量，讓玉米既當“能量源”，又當“蛋白罐”，實現“一物兩用”是一個重大科學命題。

近日，國際學術期刊自然·遺傳（Nature Genetics）在線發表了題為“Multi-omics analysis of primary metabolism reveals the genetic basis of nitrogen partitioning modulated by ZmAVT1A-1 in maize”的研究論文。

本研究為崖州灣國家實驗室與華中農業大學等單位合作研究成果。該研究挖掘到一個能同時撬動高產、高蛋白、少施氮肥的關鍵基因ZmAVT1A-1，為玉米“氮素智能調度”提供了關鍵分子靶點。

該研究以24個遺傳多樣性玉米自交系及其衍生的CUBIC合成群體為研究材料，采用GC-MS代謝組學、高密度基因組重測序、轉錄組測序及多組學聯合分析相結合的策略，系統解析了玉米初生代謝物的遺傳調控機制。

該研究結果表明，該多組學網絡能夠高效解析復雜代謝性狀背后的因果基因，并成功驗證了ZmASN2、ZmMIPS1、ZmMGL等多個調控玉米營養品質的重要基因。進一步重點解析了液泡氨基酸轉運蛋白基因ZmAVT1A-1，發現其自然變異能夠顯著調控支鏈氨基酸等多種氨基酸積累。該研究成果為培育高氮素利用效率、高品質和綠色高產玉米新品種提供了重要理論依據和優異基因資源。

崖州灣國家實驗室作為我國種業領域的國家戰略科技力量，始終堅持“開放、協同、共享”的創新理念，本研究成果是崖州灣國家實驗室深化協同創新、聯合國內優勢科研團隊攻堅種業關鍵科學問題的又一標志性體現。“未來，我們將繼續攜手國內優勢科研團隊，聚焦種業關鍵難題，推動更多原創性、引領性科技成果產出，為打好種業翻身仗貢獻崖州灣力量。”崖州灣國家實驗室相關負責人表示。

（記者 馮晨陽）