巫永睿表示：“提高玉米蛋白含量不僅是保障國(guó)家糧食安全的重大戰(zhàn)略需求，也是保障我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)和飼料加工業(yè)健康發(fā)展的重要途徑之一。與現(xiàn)代玉米相比，野生玉米的蛋白含量高3倍。然而，野生玉米高蛋白形成的機(jī)理是長(zhǎng)期以來懸而未決的難題，控制玉米總蛋白含量和氮素高效利用的關(guān)鍵基因一直未能找到�！�

　　研究團(tuán)隊(duì)于2012年開始進(jìn)行玉米高蛋白供體材料的尋找、蛋白含量測(cè)定、遺傳分析以及群體構(gòu)建。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(yōu)良變異基因，研究團(tuán)隊(duì)首先破解了高度復(fù)雜的野生玉米基因組。他們通過三代測(cè)序技術(shù)和三維基因組相結(jié)合的策略，摸索并成功拼裝出既雜合又復(fù)雜的野生玉米單倍體基因組，用于野生玉米高蛋白基因的定位和克隆。研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過艱苦攻關(guān)，連續(xù)創(chuàng)制了超過10代的遺傳材料，終于構(gòu)建了野生玉米和普通玉米自交系B73的高世代近等基因系群體。

　　10年中，研究團(tuán)隊(duì)提取了超過4萬(wàn)個(gè)樣本的DNA進(jìn)行基因型鑒定，測(cè)定了超過2萬(wàn)個(gè)樣本的蛋白含量進(jìn)行表型分析，并分別在回交群體的第4代BC4、第6代BC6及第8代BC8進(jìn)行了3次大規(guī)模高蛋白遺傳群體的測(cè)序以及精細(xì)圖位克隆，最終從野生玉米中克隆出首個(gè)控制玉米高蛋白含量的主效基因THP9。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，該基因編碼天冬酰胺合成酶4(ASN4)，ASN是氮代謝的中心，負(fù)責(zé)合成天冬酰胺。天冬酰胺在氮循環(huán)中具有核心作用，并在氨基基團(tuán)的分子間轉(zhuǎn)移反應(yīng)中充當(dāng)?shù)�供體。因此，植物中的天冬酰胺水平與種子蛋白質(zhì)含量密切相關(guān)。

　　實(shí)驗(yàn)中，研究人員將野生玉米優(yōu)良基因Thp9-T導(dǎo)入玉米自交系B73后，使種子蛋白含量增加約35%，根中氮含量增加約54%，莖中氮含量增加約94%，葉片中氮含量增加約18%，并且植株整體重量也大大增加。

　　此外，研究團(tuán)隊(duì)在三亞南繁基地進(jìn)行了大規(guī)模田間試驗(yàn)，將野生玉米高蛋白基因Thp9-T雜交導(dǎo)入我國(guó)推廣面積最大的玉米生產(chǎn)栽培品種鄭單958中，顯著提高了雜交種籽粒蛋白含量，表明該基因在培育高蛋白玉米中具有重要的應(yīng)用潛能。同時(shí)，在減少氮肥施用條件下，可以有效保持玉米的生物量以及植株和籽粒中氮含量水平，這對(duì)于在低氮條件下促進(jìn)玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

　　在大田試驗(yàn)中，研究人員同時(shí)驗(yàn)證了Thp9-T不僅顯著提高鄭單958的籽粒蛋白含量，而且在低氮條件下促進(jìn)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

　　《自然》審稿專家認(rèn)為，這項(xiàng)工作通過分子生物學(xué)、生物化學(xué)、比較基因組學(xué)、定量遺傳學(xué)和育種等，解開了玉米蛋白含量和游離氨基酸積累的遺傳學(xué)謎題�！案叩鞍缀�量相關(guān)位點(diǎn)被識(shí)別并精確定位到THP9基因，然后引入現(xiàn)代玉米中，展示了利用作物野生親緣實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的巨大潛力�！痹u(píng)審人說，“這顯示出對(duì)未來糧食安全的重要意義�！�