從野生祖先找回高蛋白基因：提升玉米營養價值的新育種策略
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文章來源 : 農業科技決策資訊平台 2026-08-28
玉米馴化造成蛋白質基因流失
玉米是全球最重要的糧食與飼料作物之一，對糧食安全具有關鍵地位。然而，在長達約9,000年的馴化與育種過程中，育種目標多聚焦於產量、抗病性及適應性等性狀，而非蛋白質含量。因此，許多有助於提升蛋白質累積的有利基因逐漸自栽培玉米中流失，導致現代玉米品種普遍蛋白質含量偏低，畜牧產業仍需大量仰賴大豆粕作為蛋白質來源。
THP3-T如何提升玉米蛋白質合成
中國科學院分子植物科學卓越創新中心、上海師範大學及四川農業大學研究團隊，近期從玉米野生祖先類蜀黍（teosinte）中成功鑑定並選殖出高蛋白關鍵基因THP3（Teosinte High Protein 3）。研究發現，THP3-T編碼麩胺酸－草醯乙酸轉胺酶1（Glutamate-Oxaloacetate Transaminase 1, GOT1），該酵素參與植物氮素同化及碳氮平衡調控，是蛋白質合成途徑中的重要成員。進一步分析顯示，類蜀黍中的優良等位基因THP3-T具有特殊的天然變異，可提升基因表現量與酵素活性，使植株能更有效利用氮素合成蛋白質。然而，此優良等位基因在玉米馴化過程中受到負向選汰，在現代玉米品種中的出現頻率僅約2.1%。
高蛋白等位基因協同作用
研究團隊進一步發現，THP3-T與先前鑑定的高蛋白基因THP9-T具有顯著協同作用，當研究人員將兩個優良等位基因同時導入中國主要栽培品種鄭單958後，玉米籽粒蛋白質含量由原本約8.5%提升至12%至13%，全株蛋白質含量亦由7%提高至9%以上，且未造成產量下降，顯示兩者可同時改善營養品質與生產表現。
野生種原在玉米育種中的角色
本研究不僅揭示玉米蛋白質含量在馴化過程中下降的分子機制，也證明從野生祖先重新導入在馴化過程中流失的有利基因，是提升作物營養品質的重要策略。隨著全球對糧食與飼料需求持續增加，透過發掘並利用野生種原中的珍貴遺傳資源，將有助於培育兼具高產量與高蛋白特性的玉米品種，為未來糧食安全與永續農業發展提供新的育種方向。本研究已發表於《Nature》期刊。
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