为作物增产开辟新方向，中国科学家首次揭开玉米中镍运输之谜

（来源：上观新闻）

50多年前，镍就被发现在植物中具有生理功能，然而它的运输机制以及对于作物的影响一直是植物微量元素营养领域的谜团之一。近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心、上海张江智种中心晁代印研究团队，联合华中农业大学严建兵教授团队，首次鉴定出控制禾本科作物籽粒镍积累的关键转运蛋白ZmNAET1，揭开了玉米中镍运输的长期谜团，展现了镍对于作物产量和种子萌发的重要影响。相关研究于北京时间2026年11月11日零时在线发表于国际学术期刊《细胞》。

晁代印（后排左五）研究团队

1840年，植物营养学奠基人李比希提出作物产量的“最小养分律”，即作物生长取决于供给最不足的那种养分。人们常用“木桶短板”来形象说明这个道理，一只木桶能盛多少水取决于最短的那块木板。因此，作物产量不仅由氮、磷、钾等大量元素决定，微量元素也可能成为限制产量的“短板”。

联合团队发现，玉米要把镍从茎节中送进籽粒和生长点，需要一套精巧的运输系统。ZmNAET1就像这套运输系统中的一个关键“出口”，负责把植物体内一种叫烟胺的小分子送到细胞外，而烟胺再像“小夹子”一样抓住镍，通过后续运输蛋白把镍送进通往籽粒的管道。在生长点和籽粒中，镍成为作物利用尿素的关键“零件”——镍不够尿素不能正常代谢，后续氨基酸、蛋白质形成就会受影响，从而影响玉米的生长和种子的萌发。

研究团队从1404份玉米材料入手，比较不同玉米的基因差异和籽粒镍含量，找到了这个关键基因。当这个基因功能受损时，玉米籽粒镍含量会大幅下降，穗重、籽粒大小、淀粉含量和储藏后发芽率也随之下降。储藏一段时间后，突变体种子发芽率明显降低，补充镍后可以恢复发芽，补锌则无效。田间叶面喷施镍，也能恢复因该基因功能受损而降低的株高。

研究团队还在水稻中找到了两个同类基因，说明这一机制在玉米、水稻等禾本科作物中具有普遍意义。这也意味着，对一些本身籽粒镍含量偏低的玉米品种，或在碱性土壤等容易缺镍的环境中种植的玉米，如果出现产量下降、种子发芽率低或萌发不齐等问题，有可能通过补镍来解决。

长期以来，学界普遍认为禾本科植物对镍的需求量低。这项研究首次提供了镍作为必需元素的遗传学证据，不仅填补了教科书关于镍运输机制的空白，同时也为通过营养调控和分子育种等方式提升禾本科作物产量与种子活力开辟新方向。

原标题：《为作物增产开辟新方向，中国科学家首次揭开玉米中镍运输之谜》

来源：作者：解放日报 黄海华