玉米蛋白含量提升新突破 助力缓解饲料粮短缺

玉米不仅是国内种植面积最大的粮食作物，更稳居饲料原料消耗量榜首，被誉为“饲料之王”。然而，一个不容忽视的行业短板在于：全球杂交玉米的平均蛋白含量普遍偏低，仅约8%。这直接导致我国畜禽养殖业长期依赖进口豆粕来弥补蛋白缺口。要摆脱这一“卡脖子”困境，核心突破口就在于提升玉米籽粒自身的蛋白质含量，加速高蛋白玉米新品种的培育。

近期，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，联合上海师范大学王文琴团队与四川农业大学黄永财团队，再次取得重大进展——成功克隆了第二个野生玉米高蛋白主效基因THP3-T。北京时间2026年6月3日，这一研究成果以“Teosinte alleles enhance nitrogen assimilation and seed protein in maize”为题，在线发表于国际顶级期刊《自然》（Nature）。

上图：研究团队在上海松江农场实地评估高蛋白玉米品系的田间表现。本文图均为 中国科学院分子植物科学卓越创新中心 供图

自2012年起，巫永睿研究员便聚焦高蛋白玉米的遗传改良。他始终认为，培育高蛋白品种是落实“大豆减量替代”战略的关键技术路径。历经十年攻关，团队于2024年率先从野生玉米中鉴定出第一个高蛋白基因THP9-T，成功将国内主栽玉米品种的蛋白含量提升了约2个百分点。然而，如何实现更大突破仍是巨大瓶颈。此次THP3-T的克隆带来了新曙光：将两个高蛋白基因聚合后，自交系玉米籽粒蛋白含量从10%跃升至15%；而国内推广面积最大的杂交种郑单958，其籽粒蛋白含量从8.5%提升至12%–13%，全株蛋白含量从7%提升至9%以上，且产量保持稳定。

上图：聚合THP3-T和THP9-T后，杂交种郑单958的籽粒蛋白含量及全株蛋白含量均实现显著提升。

研究团队进一步揭示了高蛋白形成的核心机制——氮高效同化与利用。多年多点田间试验表明，野生玉米THP3-T优异基因能够使植株在低氮条件下维持正常的生物量积累与蛋白合成效率，表现出显著的氮高效特性。该基因编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1（GOT1），是氮代谢途径中的关键限速酶。THP3-T凭借其卓越的酶活催化能力，显著增强了氮同化效率，从而有效提升籽粒蛋白含量。更值得关注的是，THP3-T（编码GOT1）与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枢纽，两者聚合后展现出前所未有的协同增效——自交系籽粒蛋白从10%提升至15%，远超单个基因的改良效果；导入杂交种郑单958后，在不影响产量的前提下，籽粒蛋白从8.5%提升至12%–13%。

从产业应用角度审视，该研究明确提出了一条“培育全株高蛋白玉米、保障国家蛋白饲料粮安全”的创新发展路径。巫永睿算了一笔账：2025年我国大豆进口量突破1亿吨；玉米蛋白含量每提高1个百分点，相当于可替代约800万吨进口大豆的蛋白当量。若全国饲用玉米蛋白含量整体提升至12%以上，所增加的蛋白总量将相当于3000多万吨进口大豆，约占当年进口大豆总量的30%。这一数据意味着，高蛋白玉米有望有效缓解我国饲料粮供需矛盾。

基础研究成果正加速向生产端转化。目前，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材料，改良后的亲本蛋白含量可提升至14%以上。巫永睿介绍，基因组测序分析表明，玉米高蛋白相关性状至少由6个主效基因控制，其中2个已被成功克隆，其余4个也已明确染色体定位，正处于克隆阶段。后续研发效率预计将大幅提升。团队设定的目标是：五年内完成野生玉米所有高蛋白主效基因的克隆，使亲本自交系籽粒蛋白含量达到20%以上，杂交种达到15%以上，且产量不低于对照品种。

在巫永睿看来，科研工作不能止步于实验室，必须构建“从基因到饲料”的全链条技术体系。团队将持续推进从基因挖掘、种质创新到新型饲料加工的全产业链协同模式。目前该成果的社会经济效益已初步显现：养殖端，高蛋白玉米的氨基酸组成全面优化，且不影响饲料消化率，在育肥猪饲料中可替代50%–100%的豆粕，同时显著降低蛋鸡、肉鸡饲料中豆粕的添加比例，大幅压缩饲料成本；种植端，每吨高蛋白玉米的收购价较普通玉米高出200元，全面推广后有望显著带动农民增收。

来源：互联网