齊魯師范學(xué)院教授路小鐸在玉米試驗(yàn)田進(jìn)行研究,。 受訪者供圖
日前，齊魯師范學(xué)院教授路小鐸團(tuán)隊(duì)的“高蛋白玉米種質(zhì)創(chuàng)制與新品種選育”項(xiàng)目獲批山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,。
玉米是一種以淀粉為主要成分的作物,，其蛋白含量相對(duì)較低。路小鐸團(tuán)隊(duì)為何要讓玉米獲得高蛋白?他們又是如何創(chuàng)制高蛋白玉米種質(zhì),，培育高蛋白玉米品種的?帶著這些問(wèn)題,，記者走進(jìn)路小鐸團(tuán)隊(duì)工作的山東省作物營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化分子育種工程技術(shù)研究中心實(shí)驗(yàn)室一探究竟。
在這里,，玉米粒是主角,。3位博士和8位碩士承擔(dān)起高蛋白基因克隆、優(yōu)異基因挖掘,、分子標(biāo)記開(kāi)發(fā),、含有目標(biāo)高蛋白位點(diǎn)的原始種質(zhì)資源創(chuàng)制等任務(wù)。
數(shù)據(jù)顯示,，玉米是我國(guó)第一大作物,，占糧食總產(chǎn)量的近40%。其中,，60%以上的玉米被用于生產(chǎn)飼料,?？梢哉f(shuō)，玉米是名副其實(shí)的“飼料之王”,。
不過(guò),，路小鐸發(fā)現(xiàn)，普通玉米籽粒蛋白含量較低,，大部分玉米雜交種蛋白含量不到8%,。因此，在生產(chǎn)畜禽飼料時(shí),，大豆蛋白必不可少,。
而大豆嚴(yán)重依賴進(jìn)口，限制了我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,?！捌胀ㄓ衩椎鞍缀棵刻岣咭粋€(gè)百分點(diǎn)，相當(dāng)于中國(guó)可以少進(jìn)口近800萬(wàn)噸大豆,?！甭沸¤I說(shuō)，這意味著發(fā)展高蛋白玉米,，可大幅減少我國(guó)對(duì)大豆進(jìn)口依賴,。
在采訪時(shí)，路小鐸向記者展示了一幅圖片,。圖片的左半部分是野生玉米,，這種玉米棒子小而細(xì)，玉米粒形似熏黑的瓜子,。路小鐸解釋說(shuō),，人類在對(duì)玉米的馴化過(guò)程中，過(guò)分追求產(chǎn)量,，導(dǎo)致其蛋白基因逐漸丟失,，使得當(dāng)前玉米蛋白平均含量降至8%。
為了提升玉米的蛋白含量,，路小鐸研究團(tuán)隊(duì)在10年前便開(kāi)始進(jìn)行玉米高蛋白供體材料的篩選,、蛋白含量測(cè)定、遺傳分析以及群體構(gòu)建,。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，野生玉米種子蛋白含量都高達(dá)30%，是現(xiàn)代普通栽培玉米的3倍,，這表明野生玉米含有控制高蛋白含量的關(guān)鍵基因,。
2022年，路小鐸的研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員巫永睿團(tuán)隊(duì)從野生玉米中克隆出玉米人工馴化過(guò)程中丟失的一個(gè)控制高蛋白含量的優(yōu)良基因THP9,。這一成果使得玉米的蛋白含量從原來(lái)的7%—8.5%提升至14%,。
在提升玉米蛋白含量的研究中,，巫永睿團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)基礎(chǔ)研究，路小鐸團(tuán)隊(duì)承擔(dān)著育種重任,。這讓他們多年如一日地奔波在三亞南繁基地,、濟(jì)南基地、北京基地……
團(tuán)隊(duì)在南北基地頻繁穿梭,，馬不停蹄地進(jìn)行大規(guī)模田間試驗(yàn),，將THP9基因重新導(dǎo)入我國(guó)推廣面積最大的玉米栽培品種——“鄭單958”中。大田試驗(yàn)給出了喜人的結(jié)果：不僅“鄭單958”的籽粒蛋白含量達(dá)到12%以上,，而且在不影響產(chǎn)量的前提下節(jié)約10%的氮肥,，這是THP9帶來(lái)的意外之喜。
找回“丟失的”玉米高蛋白基因后,，路小鐸團(tuán)隊(duì)和合作伙伴成功培育出“卓越一號(hào)”。它是第一個(gè)蛋白含量達(dá)到14%,，且產(chǎn)量抗性未受影響的玉米品種,。
如今，玉米籽粒蛋白含量14%的目標(biāo)已經(jīng)突破,，但在路小鐸心目中,，他們還有更高的目標(biāo)：將玉米的蛋白含量提升18%，甚至22%,。
談及團(tuán)隊(duì)下一步的研究,，路小鐸透露：“未來(lái)，我們將通過(guò)提高玉米籽粒及全株蛋白含量來(lái)緩解蛋白飼料缺乏問(wèn)題,?！?記者 王延斌)
編輯：周大為
