科技成果推介:农业领域(第三批)

玉米（Zea mays L.）是我国第一大粮食作物，提供了世界人口食物中15%的蛋白质和19%的能量，在经济社会可持续发展中具有举足轻重的地位。我国玉米种植面积6.5亿亩，总产量2.9亿吨，其中70%用作牛羊猪鸡等畜禽饲料，是动物饲料的主要组成原料，被称为“饲料之王”。2024年我国进口大豆1亿吨，对进口依存度高达80%以上，也就是说短期内，我国人民食用的大部分肉、蛋、奶会依赖进口大豆。在我国，种植这些大豆需要6-7亿亩土地，一是，受我国耕地面积限制，二是，大豆种植效益低，农民不愿意种植，靠大豆种植短期内很难解决我国大豆、特别是蛋白饲料供需问题，三是，大豆种植不像小麦和水稻，小麦和玉米是错季节种植，水稻和玉米是错开生态环境种植的，大豆和玉米的种植是“争地”的，同一时间同一地区只能选择其一种植。因此解决蛋白饲料短缺的问题成为了我国畜牧业和饲料工业的发展“卡脖子”问题。普遍玉米蛋白含量约在7%-9%之间，玉米籽粒蛋白每提高一个百分点相当于800万吨大豆的蛋白含量；通过提高玉米籽粒蛋白含量，来替代饲料中的豆粕是解决我们饲料粮短缺和大豆严重依赖进口的重要途径。由于高蛋白玉米受微效多基因控制，而且遗传机制复杂，控制其形成的QTL很难克隆，目前还没有报道；同时高蛋白玉米的形成机制也不清楚，因此很难培育高蛋白玉米。我们从野生玉米中克隆到高蛋白QTL，Thp9将大大促进高蛋白玉米的遗传改良及种质资源创新，具有非常广泛的应用前景和经济价值：

1.Thp9的功能非常强并且遗传稳定性好。将野生玉米的Thp9杂交导入不同玉米自交系中，可以将其籽粒蛋白含量提高，理论对绝大部分自交系都有效，这将大大拓宽高蛋白玉米种质资源。而且Thp9的遗传稳定性非常好，在东北、上海和三亚表型都非常稳定。

2.用Thp9进行高蛋白玉米改良的时间短。由于控制高蛋白玉米形成的基因和机制不清楚，常规的高蛋白玉米遗传改良需要经过多年多点的大规模田间考察才能获得稳定的材料。而用进行高蛋白玉米改良时，只要和其它自交系杂交，通过我们开发的分子标记鉴定获得携带优良Thp9位点的植株；其长出的果穗不论是自交还是杂交其它玉米花粉，产生的种子全为高蛋白玉米。而且导入过程中，最少只要保留一个穗子进行杂交、自交就可以获得稳定的硬粒材料，可以大大节约工作量。

3.用Thp9可以用于创制高蛋白杂交种玉米。最近我们从野生玉米中挖掘到第二个高蛋白位点Thp3，将Thp9和Thp3两位点聚合改良自交系可将蛋白含量从8-10%提高到15%以上；将郑单958杂交种的蛋白含量提高从8.5%左右提高到12.7。 在培育高蛋白玉米中具有重要的应用价值。