如果想要提高作物中的某种营养元素，同时不影响产量，能做到吗？近日我国科学家的一项成果给出了肯定的答案。中国农业科学院作物科学研究所等团队鉴定到调控铁进入玉米籽粒的关键基因，首次解析了该基因和金属转运蛋白共同组成一个分子开关控制铁元素进入玉米籽粒的分子机制。

这项研究为解决“隐性饥饿”——铁等微量元素缺乏问题提供了新基因，为培育高产与营养协同的作物品种提供了理论和技术支撑。该成果相关研究成果今天（8日）发表于国际学术期刊《科学》。

据了解，全球大约有三分之一的人口受到缺铁引起的贫血病困扰，根据第四次全国营养调查的数据，中国居民贫血患病率为20.1%，其中一半为缺铁性贫血。如果能将日常食用作物铁含量提高，有助于从根本上低成本地改善大范围人群的铁营养状况，这对于以玉米为主食的发展中国家意义尤其重大。然而，一般而言，玉米籽粒铁含量与产量呈负相关，这极大限制了培育既高产又富铁的玉米新品种。

由于玉米籽粒结构不同，铁等营养物质进入需要通过基底胚乳传递细胞传递，其生物学路径一直是植物营养领域悬而未决的问题。中国农业科学院作物科学研究所研究员李文学团队利用273份玉米自交系基因型数据结合6份极端材料转录组数据，锁定一个参与调控玉米籽粒铁含量的候选基因。

李文学：玉米基因组复杂，而且玉米的籽粒的铁含量基因很多是基因控制的。咱们用于挖掘这个所有材料的集合，我们专业说叫群体，他的群体里边包含了非常丰富的遗传信息。全基因组关联分析是常用的方法，但是原来大家习惯用双亲群体，这样后代的遗传信息相对来说就会没有那么丰富。现在我们用了自然群体去做的，那个铁含量正好是符合一个非常好的正态分布，就是这个群体非常适合做铁的相关研究。我们在分析方法上往前走了一小步，因为别人去做的时候是用极端材料混在一块去测，我们是把它单独拿出来一个去测，测完之后是两两比较，很快锁定了这个基因。

研究团队不但锁定了这个基因，还发现了它如何控制玉米籽粒中铁含量的表达路径。李文学表示，首先这个基因的表达时间在意料之中。

李文学：一般营养物质是在玉米授粉后15～25天是一个快速积累的时期，这个基因正好它的表达最高峰和现在营养物质进来的最高峰是一致的。

其次，他们发现这个基因的表达位置非常特别。

李文学：我们当时想它转录因子会不会调控胚乳上的一些东西。通过这种增加铁含量，但是做完原位杂交之后发现它在胚乳的基底转移细胞表达，而且这个细胞在玉米上它是唯一有母本进入到后代个体中的唯一的一个界面。

研究团队在田间种植玉米新组合 （中国农业科学院作物科学研究所 供图）

更有意思的是，为探索这个基因在育种上的应用，研究人员在田间进行了实地试验。他们分别在黄淮海地区的河南省新乡市原阳县和西南玉米区的广西南宁市种植新组合，结果表明所选育的组培材料显著高于国内杂交玉米品种每公斤18.5 mg的籽粒平均铁含量，并且产量没有受到影响。

李文学：其实玉米自交系之间的基因组差异是非常大的，我们就根据这些不同的地方去找标记，再去选相应好的父母本，我们再去做杂交。根据我们现在的结果，对产量没有副作用，铁含量也高了。

团队种出富铁的玉米新组合  （中国农业科学院作物科学研究所 供图）

团队种出的这些富铁的玉米新组合有望在未来几年通过审定，成为玉米新品种。此外，这项研究在揭开铁进入玉米籽粒的生物学路径的同时，也为解析营养物质如何进入小麦等具有传递细胞的禾谷类作物提供了新思路。

李文学：如果要想提高铁、锌这些微量元素含量的时候，其实大部分人都是以水稻为模式作物来做的。但是水稻没有基底转移细胞，它的细胞结构与玉米是完全不同的，小麦它具有类似细胞结构。小麦中的这种类似转移细胞的结构和玉米上的转移细胞它们行使类似的功能。三大主粮作物中，至少我觉得对小麦也会提供一个非常好的思路。