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科技日报记者 王延斌 通讯员 张淑芬

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11月17日,《自然》杂志刊文:经过10年努力,我国科学家从野生玉米中克隆了玉米人工驯化过程中丢失的、一个控制高蛋白含量的优良基因THP9,此举使得玉米蛋白含量大幅提高。

登上《自然》杂志的该成果由中国科学院分子植物科学卓越创新中心和上海师范大学王文琴研究团队合作,并在多所高校、科研机构集体参与下完成。科技日报记者了解到,来自齐鲁师范学院的路小铎教授、青年教师秦莉承担了蛋白含量检测、氮肥利用效率实验、自交系改良等多项工作,为上述成果的诞生提供了坚实的数据支撑。

长期以来,路小铎教授一直致力于玉米育种等方面的研究。2018年,在“第三届玉米功能基因组学术研讨会”上,路小铎教授与上海生命科学研究院植物生理生态研究所课题组长、研究员巫永睿“相遇”。在共同的目标下,双方开启了高蛋白玉米研发攻关合作之路。

巫永睿团队于十年前便开始进行玉米高蛋白供体材料的筛选、蛋白含量测定、遗传分析以及群体构建。他们通过实验发现,野生玉米在没有施加蛋白条件下,种子蛋白含量都高达30%,是现代普通栽培玉米的3倍,表明野生玉米含有控制高蛋白含量的关键基因。

2019年,路小铎团队与巫永睿团队达成“研究+育种+蛋白检测”合作意向,由此,前者开启了大规模田间试验。在三亚南繁基地,在银川基地,在合肥基地……路小铎团队将野生玉米高蛋白基因通过多代杂交回交,引入到我国推广面积最大的玉米生产栽培品种郑单958中,可以显著提高蛋白含量,同时减少了对化肥的使用。

2021年3月,路小铎团队将检测的数千份高蛋白含量玉米和秸秆样本提交给巫永睿团队,以快速推进高蛋白玉米项目。经过不断研究、培育,最终,玉米蛋白含量由原来的7%-8.5%,提升到了现在的14%。

路小铎团队在玉米营养品质和青贮玉米等领域拥有着丰富资源和应用经验。他们构建了全世界第一个近饱和的玉米EMS突变体库,覆盖了玉米36933个基因,覆盖率达到了93.9%。

对于一项重大成果而言,检测、试验等工作必不可少,饱含着科研人员的良苦用心和科研精神。记者了解到,为确保准确,从整理种子,到播种,统计出苗率,抽雄期,吐丝期,开花期,包括除草、打药、间苗、套袋、授粉、收种子等工作,路小铎都是亲自上阵,力保不出现一点纰漏。

路小铎团队成员秦莉说,她从未在家里干过农活,一开始加入团队时很不适应,粗糙的手上长满了厚厚的茧子,密不透风的玉米地里热到中暑,有时一天下来累到号啕大哭……但看着老师们更辛苦更疲惫的身影,她和伙伴们咬紧牙关坚持了下来。秦莉也慢慢理解了老师的苦心:“这是老师严谨治学的体现,他对每一项实验数据进行精确把关,不能有丝毫错误,因为他常说,一点错误就会影响结果的真实性。”

如今,14%的目标的突破,已经实现了巨大跨越,但路小铎团队与巫永睿科研团队还有更高的目标——将玉米的蛋白含量提升至18%!甚至再提升至21%!路小铎笑言:“届时,我们中国的饲料将不必再依赖进口大豆,实现‘蛋白自由’。”

“找回”玉米高蛋白基因背后的山东团队

路小铎教授团队供图