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作為世界最高產(chǎn)的農(nóng)作物之一，玉米的全球年產(chǎn)量高達(dá)12億噸，我國年產(chǎn)玉米2.7億噸。其中，70%的玉米都用作飼料，有“飼料之王”之稱。不過，由于不少雜交玉米籽粒的蛋白質(zhì)含量不足8%，飼料中還需補(bǔ)充大豆蛋白。如果讓玉米的蛋白質(zhì)含量提升一個(gè)百分點(diǎn)，就相當(dāng)于節(jié)省下了800萬噸大豆。這對(duì)于保障國家糧食安全，以及我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)和飼料加工業(yè)健康發(fā)展，具有重要意義。
在南美洲墨西哥南部的巴爾薩斯河流域，玉米的祖先一大芻草有著高達(dá)30%的蛋白質(zhì)含量。然而，經(jīng)過9000年的種植馴化，現(xiàn)在的玉米作物慢慢丟失掉了高蛋白的控制基因，變得更注重積累淀粉。
十年前，懷著尋覓玉米高蛋白控制基因的夢(mèng)想，巫永睿來到中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心建立起自己的研究團(tuán)隊(duì)。其實(shí)，早在幾十年前，植物學(xué)家就想從玉米祖先那里找回高蛋白控制基因。
可惜的是，9000年的漫漫野生歲月，讓現(xiàn)代大芻草的基因組變得駁雜難辨，同時(shí)也讓現(xiàn)代玉米與大芻草的基因組的差別變得非常巨大，甚至超過了人與黑猩猩基因組之間的差距。這都成為定位蛋白控制基因的“攔路虎”。中國科學(xué)院巫永睿團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于從野生玉米中成功克隆到了首個(gè)控制玉米高蛋白含量的主效基因THP9-T。“THP9負(fù)責(zé)合成的酶，負(fù)責(zé)合成天冬酰胺，而天冬酰胺是植物合成蛋白質(zhì)的重要基礎(chǔ)原料?！蔽子李＝榻B，現(xiàn)代玉米中THP9的突變形式THP9-B導(dǎo)致合成天冬酰胺的功能變?nèi)酰拔覀儗⒁吧衩字械腡HP9-T引入現(xiàn)代玉米后，種子中的蛋白質(zhì)含量增加了約35%，根、莖、葉中的氮含量分別增加了54%、94%、18%左右”。
（1）大芻草作為玉米的祖先，在長(zhǎng)期種植馴化中，控制合成

蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)

的基因慢慢被丟失掉了，變得更注重積累淀粉。淀粉主要存在于玉米籽粒的

胚乳

胚乳

中，為其萌發(fā)提供營養(yǎng)物質(zhì)。
（2）科學(xué)家從野生玉米中成功克隆到了首個(gè)控制玉米高蛋白含量的主效基因

THP9-T

THP9-T

，其通過合成蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)原料

天冬酰胺

天冬酰胺

，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)。當(dāng)把此基因引入現(xiàn)代玉米后，種子中的蛋白質(zhì)含量增加了約35%，根、莖、葉中的氮含量分別增加了54%、94%、18%左右”，說明了生物的性狀是由

基因

基因

控制的。
（3）大芻草經(jīng)過長(zhǎng)期的進(jìn)化演化成現(xiàn)在的玉米，是

自然選擇

自然選擇

的結(jié)果。