巫永睿表示：“提高玉米蛋白含量不僅是保障國家糧食安全的重大戰(zhàn)略需求，也是保障我國畜禽養(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理是長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�！�

　　研究團隊于2012年開始進行玉米高蛋白供體材料的尋找、蛋白含量測定、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，研究團隊首先破解了高度復雜的野生玉米基因組。他們通過三代測序技術(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。研究團隊經(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，研究團隊提取了超過4萬個樣本的DNA進行基因型鑒定，測定了超過2萬個樣本的蛋白含量進行表型分析，并分別在回交群體的第4代BC4、第6代BC6及第8代BC8進行了3次大規(guī)模高蛋白遺傳群體的測序以及精細圖位克隆，最終從野生玉米中克隆出首個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，負責合成天冬酰胺。天冬酰胺在氮循環(huán)中具有核心作用，并在氨基基團的分子間轉(zhuǎn)移反應中充當?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)。

　　實驗中，研究人員將野生玉米優(yōu)良基因Thp9-T導入玉米自交系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，研究團隊在三亞南繁基地進行了大規(guī)模田間試驗，將野生玉米高蛋白基因Thp9-T雜交導入我國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用潛能。同時，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，這對于在低氮條件下促進玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

　　在大田試驗中，研究人員同時驗證了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玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

　　《自然》審稿專家認為，這項工作通過分子生物學、生物化學、比較基因組學、定量遺傳學和育種等，解開了玉米蛋白含量和游離氨基酸積累的遺傳學謎題�！案叩鞍缀�量相關(guān)位點被識別并精確定位到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現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的巨大潛力。”評審人說，“這顯示出對未來糧食安全的重要意義。”