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近日，一则关于高蛋白玉米的消息又火出圈了！
继2022年从野生玉米中挖掘到首个高蛋白基因THP9-T后，中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员巫永睿又与国内合作者一起，成功克隆了第二个玉米高蛋白主效基因THP3-T，在这两个基因的协力工作下，自交系玉米籽粒中蛋白含量一举从10%最高提升至15%。该研究使我国推广面积最大的玉米杂交种“郑单958”的籽粒蛋白含量从8.5%提升至12%-13%，且产量保持稳定。相关成果在线发表于国际知名学术期刊《Nature》上（Teosinte alleles enhance nitrogen assimilation and seed protein in maize）。
巫永睿研究员在观察高蛋白玉米植株表型
无独有偶，华中农业大学严建兵校长带领的团队也在《Science》上发表了关于“高蛋白玉米”研究成果，其团队成功培育出产量不减、籽粒蛋白含量提升至12%的新品系，并发现了降低玉米收获时籽粒含水量的关键基因。
严建兵在海南南繁基地观察玉米花粉
那么，这两大高校研发的高蛋白玉米，有什么异同点呢？
先来说说相同点，首先是核心目标一致，两者均围绕提升玉米蛋白含量、减少大豆进口依赖、保障饲料蛋白安全开展研究。
其次，结果相同，均把玉米的蛋白含量从8%左右提升到12-13%，高的可以到15%。
再来看不同点，第一是技术路径不同，华中农大是改良玉米本身已有的基因ZmTPK2，通过调控该基因的表达剂量，实现产量和蛋白含量的协同改良，不依赖野生玉米导入外源基因；中科院是从野生玉米中找回了自然存在但在驯化中丢失的两个优异野生型高蛋白基因，分别为THP9-T和THP3-T，通过聚合这两个外源野生基因来提升玉米蛋白含量。
第二是两个基因的调控机制不同，ZmTPK2这个主效基因具有显著的表达剂量效应：敲除或过量表达均导致产量下降，而适度表达可显著提升穗长、行粒数和穗重。ZmTPK2基因生产一种酶，它的工作是催化合成细胞能量代谢物TPP，当ZmTPK2适度表达时，TPP含量升高，玉米细胞的“能量工厂”（三羧酸循环）和光合作用的“碳固定车间”（卡尔文循环）都变得更高效，为玉米生长提供了更多能量和原料。适度表达的ZmTPK2，可提升蛋白质含量1.1个百分点，同时保持淀粉水平稳定，实现“高产高蛋白”的协同改良。
而中科院发现的高蛋白玉米基因THP3-T可将自交系的籽粒蛋白含量从10%提升至13%以上，同时提高全株蛋白含量。THP3-T编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1（GOT1），负责高效地合成氨基酸，并可与之前发现的THP9-T（编码天冬酰胺合成酶4）共同构成了氮同化的核心代谢中心，为培育全株高蛋白玉米提供了核心基因资源。将两者聚合后，自交系籽粒蛋白含量从10%提升至15%。
第三是推广应用方面进展不一。目前华中农业大学联合多家育种单位，已成功培育出10多个蛋白含量显著提升的高蛋白玉米新品种，其中蛋白含量超过12%、达到产业化推广条件的核心品种有“未玉115”（蛋白含量13%，最高亩产1100公斤）；“康农玉008”（蛋白含量13.24%，是已公布品种中蛋白含量最高的品种之一，兼具高蛋白与高产特性）；“汉玉系列”（基础蛋白含量9-11%之间，还有3-5%提升空间，本身具备高容重、高抗性、高产量的“四高”特征）；“敦玉810”（属于高产高蛋白宜机收品种，通过生物育种技术将玉米蛋白含量从普通的8%提升至12%，同时收获期含水量降低7%，还可以减少破损和霉变率）。
中科院中国科学院分子植物科学卓越创新中心主要处于核心基因挖掘与主栽品种亲本改良阶段，暂未推出全新命名并正式大规模推广的自有高蛋白玉米品种，仅完成了对现有主流玉米品种的遗传改良工作，“郑单958”是我国推广面积最大、应用范围最广的玉米杂交种，本身具备高产、适应性广的优势，是中科院团队验证双高蛋白基因效果的试验品种；将野生玉米THP3-T和THP9-T两个高蛋白基因聚合导入后，籽粒蛋白含量从原本的8.5%提升至12%～13%，全株蛋白含量提升至9%以上，且保持原有产量水平稳定。
目前中科院团队已利用分子标记辅助育种技术，精准改良了80余个国内玉米主栽品种的亲本，改良后的亲本蛋白含量可提升至14%以上，但这些改良亲本尚未培育成全新命名的商业化品种，仍处于后续育种试验阶段。
对于种植端，高蛋白玉米丰产性、稳定性突出，相较普通玉米增产约10%，蛋白含量高出2%，养殖企业普遍以每吨30~60元的溢价收购。
对于在饲料端的应用，像牧原、温氏、新希望、扬翔、双胞胎、大北农等饲料企业也纷纷开始试用高蛋白玉米，中国科学院亚热带农业生态研究所李凤娜研究团队经测算，在育肥猪后期，高蛋白玉米可以替代50%-100%的豆粕，甚至实现“零豆粕”；在蛋鸡和肉鸡饲料中，可节约7%-10%的豆粕。
牧原集团表示，按当期普通玉米2350元/吨、豆粕3200元/吨估算，玉米蛋白每提高1%，每吨生猪饲料成本可降10元。
湖北丰泰饲料表示，经过蛋鸡饲喂试验证实，若玉米蛋白含量稳定提升2%，按豆粕3200元/吨估算，每吨成品饲料可节约3%的豆粕用量，配方成本降低约50元。
目前，国内头部饲料与养殖企业经过小批量试验，认可高蛋白玉米替代部分豆粕的价值，已经开始部分使用。
最后，借用严建兵校长的一句话“中国没有孟山都，中国也不需要孟山都”！我们不可能照搬国外以“降低蛋白、提高淀粉”为主流的技术路线，反而需要探索“高蛋白玉米”的提质新路。（作者：农牧小喇叭）
