玉米收成的好坏、种子发芽的整齐程度,竟与一种长期被忽视的微量元素——镍,有着直接关联。中国科学院分子植物科学卓越创新中心、上海张江智种中心的晁代印研究团队,联合华中农业大学严建兵教授团队,成功找到了玉米体内运送镍的“搬运工”,并弄清了它的工作原理。这项成果已刊登于国际学术期刊《细胞》。
科研人员将1404份玉米材料的基因差异与各自籽粒的镍含量逐一比对,从中锁定了一个名为ZmNAET1的转运蛋白。在此之前,学界从未找到过掌控禾本科作物籽粒镍积累的核心蛋白。
这位“搬运工”干活的方式颇为巧妙。据介绍,ZmNAET1先把植物体内一种叫烟胺的小分子运出细胞;烟胺一出场,便像小夹子那样牢牢夹住镍,再由后续的运输蛋白接力,把镍送进通往籽粒的通道。正是依靠这套环环相扣的系统,玉米才能把茎节中的镍一路护送到籽粒和生长点。
镍抵达目的地后,在生长点和籽粒中扮演着“关键零件”的角色。一旦镍供应不足,尿素便无法正常代谢,氨基酸和蛋白质的合成链条随之受阻,玉米的生长和种子萌发都会受到波及。
过去,学术界普遍认为禾本科植物对镍的需求量很低,田间缺镍的情况十分罕见。这项研究则首次从遗传学层面证明,镍是作物生长不可或缺的元素,同时也找到了控制禾本科植物镍长距离运输的基因。
这一发现还能直接指导田间管理:有些玉米品种天生籽粒含镍量偏低,有些地块土壤偏碱、容易造成缺镍,遇到减产、发芽率低或出苗参差不齐等状况时,补施镍元素或许就是对症的解法。











