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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%，飼料中還需補充大豆蛋白。如果讓玉米的蛋白質(zhì)含量提升一個百分點，就相當于節(jié)省下了800萬噸大豆。這對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想，巫永睿來到中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心建立起自己的研究團隊。其實，早在幾十年前，植物學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”。中國科學院巫永睿團隊經(jīng)過反復(fù)實驗，終于從野生玉米中成功克隆到了首個控制玉米高蛋白含量的主效基因THP9-T?！癟HP9負責合成的酶，負責合成天冬酰胺，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導致合成天冬酰胺的功能變?nèi)?，“我們將野生玉米中的THP9-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）科學家從野生玉米中成功克隆到了首個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

，進而合成蛋白質(zhì)。當把此基因引入現(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)過長期的進化演化成現(xiàn)在的玉米，是

自然選擇

自然選擇

的結(jié)果。