崖州灣國家實驗室協(xié)同創(chuàng)新再結(jié)碩果 發(fā)現(xiàn)玉米高產(chǎn)高蛋白協(xié)同調(diào)控關鍵基因

玉米是我國種植面積最大、產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，也是飼料的絕對主力。然而，國內(nèi)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(yǎng)殖業(yè)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(xiàn)“一物兩用”是一個重大科學命題。

近日，國際學術(shù)期刊自然·遺傳（Nature Genetics）在線發(fā)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(nóng)業(yè)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(chǎn)、高蛋白、少施氮肥的關鍵基因ZmAVT1A-1，為玉米“氮素智能調(diào)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(zhuǎn)錄組測序及多組學聯(lián)合分析相結(jié)合的策略，系統(tǒng)解析了玉米初生代謝物的遺傳調(diào)控機制。

該研究結(jié)果表明，該多組學網(wǎng)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(diào)控玉米營養(yǎng)品質(zhì)的重要基因。進一步重點解析了液泡氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白基因ZmAVT1A-1，發(fā)現(xiàn)其自然變異能夠顯著調(diào)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(zhì)和綠色高產(chǎn)玉米新品種提供了重要理論依據(jù)和優(yōu)異基因資源。

崖州灣國家實驗室作為我國種業(yè)領域的國家戰(zhàn)略科技力量，始終堅持“開放、協(xié)同、共享”的創(chuàng)新理念，本研究成果是崖州灣國家實驗室深化協(xié)同創(chuàng)新、聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢科研團隊攻堅種業(yè)關鍵科學問題的又一標志性體現(xiàn)。“未來，我們將繼續(xù)攜手國內(nèi)優(yōu)勢科研團隊，聚焦種業(yè)關鍵難題，推動更多原創(chuàng)性、引領性科技成果產(chǎn)出，為打好種業(yè)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）