中国农业科研团队在玉米增产领域取得重大突破，相关成果发表于国际顶级学术期刊《细胞》。该研究首次定位到调控玉米养分分配的核心基因模块，为培育高产、低耗的玉米新品种提供了关键理论支撑，有望推动全球玉米生产效率的显著提升。
传统认知中，玉米高产往往与植株高大、叶片繁茂直接关联。然而实际生产数据显示，作物养分积累量与最终产量之间存在转化瓶颈。农业领域用"收获指数"衡量养分向籽粒的转化效率，即籽粒干物质占全株干物质的比例。水稻、小麦通过矮秆品种改良将收获指数提升至0.5以上，但玉米作为全球种植面积最大的粮食作物，其养分分配机制长期未被破解。
研究团队通过系统比较野生玉米大刍草、传统地方品种和现代改良品种，绘制出清晰的遗传驯化图谱。数据显示，野生玉米收获指数仅为0.26，经人类驯化后提升至0.42，现代品种进一步优化至0.52。这一演变过程表明，人类选育始终聚焦于提升养分向籽粒的定向输送能力。
科研人员运用大规模遗传群体筛选技术，锁定20个影响收获指数的关键遗传位点。这些位点的有利变异均能提高籽粒养分占比，证实玉米驯化过程中存在持续的定向选择压力。研究核心突破在于克隆出首个调控作物收获指数的基因模块HI1-BRR1，该模块如同分子开关控制着养分运输通道。
实验表明，HI1-BRR1模块通过调控碳氮代谢平衡实现养分精准分配。当该模块激活时，叶片和茎秆中储存的养分会持续向果穗输送；若基因功能缺失，则会导致养分滞留茎叶，造成籽粒干瘪减产。进一步研究发现，特殊增强子序列通过协同调控糖分运输和氮代谢通路，既保障光合产物持续合成，又加速养分向籽粒转运，同时促进玉米从营养生长向生殖生长的阶段转换。
该有利变异在野生玉米中即已存在，经过千年人工选育，现已在所有现代玉米品种中稳定遗传。多地田间试验验证了其增产效果：在北京、辽宁、海南等地的种植测试显示，强化该基因表达的玉米品种增产10%-16%，收获指数和生物量同步提升。在低氮条件下，增产幅度可达28%，且籽粒蛋白质含量和茎秆抗倒伏性不受影响，为绿色农业发展提供了重要技术路径。
这项研究由国内多所高校与海外科研机构联合完成，获得国家重点研发计划等项目资助。研究团队此前已在玉米密植株型领域取得突破，发现调控叶片空间排布的关键基因，使高密度种植条件下的光能利用率显著提升。此次成果与前期发现形成互补，构建起完整的玉米高产理论体系：通过优化株型提高光合效率，借助HI1-BRR1模块实现养分精准分配，有效解决了密植栽培中的养分竞争难题。
目前，相关分子机制和基因资源已进入育种应用阶段。育种专家可通过精准编辑目标基因，培育出兼具高产、耐瘠薄特性的玉米新品种。这项突破不仅为保障国家粮食安全提供科技支撑，也为全球玉米生产效率提升贡献了中国方案。
