摘要： 玉米作为全球重要的粮食和饲料作物，其种子蛋白含量偏低，且长期以来与产量之间存在负相关的“稀释效应”，成为育种中的重大挑战。尽管先前研究已从大刍草（Z. mays subsp. parviglumis）中克隆了高蛋白调控基因THP9，但如何在不牺牲产量的前提下进一步提升种子蛋白含量仍是难题。2026年6月3日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿等团队在Nature上在线发表了题为“Teosinte alleles enhance nitrogen assimilation and seed protein in maize”的研究论文（doi: 10.1038/s41586-026-10575-8），该研究从大刍草中成功克隆了第二个高蛋白调控基因THP3。该基因编码谷氨酸-草酰乙酸转氨酶1（GOT1），是氮同化与碳-氮平衡调控中的核心酶。与栽培玉米B73相比，大刍草来源的THP3-T等位基因在启动子和编码区均存在自然变异，显著提升了基因表达水平与酶活性。通过构建近等基因系和转基因过表达实验，证实THP3-T可在不影响百粒重、穗粒数等产量性状的前提下，将种子蛋白含量提高28%~30%；并且，THP3-T与THP9-T在代谢路径上具有协同效应，THP3-T增强氨基酸前体供应，THP9-T促进天冬酰胺合成，二者聚合后可使种子蛋白含量提升至16.5%以上。将这两个优异等位基因导入我国主栽杂交种郑单958的亲本中，改良后的杂交种不仅蛋白含量显著提升，而且产量和生物量未受负面影响。该研究不仅揭示了玉米驯化过程中蛋白含量下降的遗传基础，还为打破产量-蛋白负相关、培育高蛋白玉米品种提供了可直接应用的基因资源和育种策略。