有一项工作，既需要大量人力投入，又依赖于尖端技术——上海科研团队的最新突破正是如此，它融合了田间地头的辛勤劳作与实验室里的精密研究。

玉米在我国粮食体系中占据核心地位，也是猪、鸡、牛等畜禽主要的饲料来源。然而，很多人并不了解：目前广泛种植的玉米，籽粒蛋白含量仅为8%左右。仅靠玉米无法满足动物营养需求，必须额外添加大量从海外进口的豆粕来补充蛋白质。2025年，我国大豆进口量突破1亿吨，其中相当比例用于饲料加工。

如何破解这一难题？科学家将目光投向玉米的“祖先”——野生玉米。

野生玉米的蛋白含量高达30%，但在长达9000多年的驯化过程中，人类过度追求籽实产量和植株健壮，那些控制高蛋白的优良基因逐渐流失。好消息是，中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿、王海海团队，联合上海师范大学和四川农业大学的科研人员，成功从野生玉米中“找回”了第二个高蛋白基因。加上2024年发现的第一个基因，两者协同作用，使普通玉米的蛋白含量大幅跃升，而产量丝毫不受影响。

科研人员在松江作物栽培基地内的玉米田交流 摄影：陶磊

这一研究成果于北京时间3日23时在线发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。

“运输队长”联合“加工厂厂长”

玉米蛋白质的合成主要依赖土壤中的氮元素。根系吸收氮后，经过一套复杂代谢过程：先转化为基础氨基酸谷氨酸，再进一步合成其他氨基酸，最终组装为蛋白质。

这条生产线上有两个关键角色。

2024年，巫永睿团队挖掘的首个高蛋白基因THP9-T，如同一位“运输队长”，负责将氮高效转运至叶片和籽粒。而此次新发现的THP3-T基因，则像一位“加工厂厂长”——它编码一种关键酶，能极大加速氨基酸的合成速度。

THP3-T和THP9-T培育高蛋白玉米，将杂交种郑单958的籽粒蛋白含量从8.5%提升到12—13%，全株蛋白含量从7%提升到9%，且不影响产量

单独使用两个基因时，均能使玉米蛋白含量提升一定幅度；联合作用后效果远超简单叠加。在一个常用玉米自交系中，原本蛋白含量为10%，两个基因聚合后，直接升至15%以上。我国种植面积最大的玉米杂交种“郑单958”，原始籽粒蛋白含量仅8.5%，导入这两个基因后，提升至12%—13%。

好“传统”怎么就丢了？

研究团队在分析大量玉米品种基因数据时，发现一个有趣现象：THP3-T在现代玉米中极为罕见——出现频率仅有2.1%，即每100粒玉米中只有两三粒还保留该基因。

为何如此？巫永睿解释，在数千年玉米驯化与选育过程中，育种者主要关注产量：穗大、粒多、抗倒伏……鲜有人专门保留高蛋白基因。久而久之，那些不增产甚至可能轻微影响产量的高蛋白基因，便在不经意间被“淘汰”。

科研人员把烘干的玉米粒磨成粉末，用于测量玉米的蛋白百分含量 摄影：陶磊

幸运的是，野生玉米完整保存了这些优良“传统”。研究团队历经多年努力，从野生玉米中重新“请回”这一珍稀基因，并借助现代分子标记辅助育种技术，将其导入现有优良玉米品种，同时保持原有高产特性不变。

据新民晚报了解，目前团队已改良了80多个国内主栽玉米品种的亲本材料，改良后的亲本蛋白含量稳定超过14%。这意味着育种专家可直接使用这些“高蛋白父母本”配制种子，长出的玉米天然具有高蛋白特性。

科研人员在进行玉米高蛋白基因的遗传鉴定 摄影：陶磊

少进口千万吨大豆，农民还能多挣钱

先算一笔宏观账：我国每年生产约3亿吨玉米，若全国饲用玉米蛋白含量普遍提升4个百分点，所增加的蛋白质总量相当于3000多万吨进口大豆——约占去年我国大豆进口总量的三成。

再算一笔微观账：使用高蛋白玉米配制饲料，可减少50%甚至100%的进口豆粕添加量。当前豆粕价格不低，少用一半，一头猪从断奶到出栏可节省几十元饲料费用。养鸡场、养牛场同样受益。科学家已验证，这种高蛋白玉米的氨基酸全面增加，动物消化吸收效果良好，肉、蛋、奶品质反而更优。

“我们计划五年内克隆野生玉米所有高蛋白主效基因，并改良‘郑单958’。”巫永睿表示，团队将推动这项成果从论文走向田间。这种“产学研用”一体化的研究模式，为实现全株高蛋白玉米培育、豆粕减量替代的“全产业链”构建奠定了坚实基础。

科研人员在给玉米授粉 摄影：陶磊

值得一提的是，此次研究同样展现了分子植物卓越中心的协作能力——张余研究员团队为野生玉米酶活性的鉴定作出了重要贡献。

栏目编辑：马丹