省农科院，发表《Nature Genetics》

本研究发表于Nature Genetics，由华中农业大学与广东省农科院等机构合作完成。研究背景在于高氮肥投入带来的环境压力，亟需在降低氮肥用量的同时保持玉米高产高蛋白。研究目的为解析玉米氮分配调控的遗传机制，寻找能同时提升产量和蛋白含量且节约氮肥的关键基因。研究通过对1404份玉米多样性群体进行多组学分析，鉴定出86种关键代谢物，绘制了从遗传位点到代谢物变异的调控路线图，发现叶片和籽粒的初级代谢调控路径仅有6.9%共用，多数路线独立运行。在此基础上，研究定位到位于5号染色体上的关键基因ZmAVT1A-1，它编码液泡膜上的氨基酸转运蛋白，负责将储存的氨基酸释放并转运至籽粒。实验表明，敲除该基因导致低氮下叶片早衰、产量下降；过表达则增强持绿性，提高单株产量和籽粒蛋白含量。研究结论认为，ZmAVT1A-1作为“绿色基因”，在低氮条件下通过提高氮利用效率，实现高产高蛋白，且其标准单倍型在天然群体中因现代育种偏好而被部分舍弃。未来可通过分子标记辅助选择，将矮秆、适期成熟与高效氮转运优势叠加，助力绿色农业和“双碳”目标。