由我院牽頭，華中農業大學、崖州灣國家實驗室等多家研究機構聯合完成“Genetic basis of flavor complexity in sweet corn”（甜玉米的風味複雜性的遺傳基礎）的研究文章在國際頂級學術期刊《Nature Genetics》（自然-遺傳學）發表。該研究係統揭示了甜玉米風味形成的遺傳基礎，發掘出甜玉米風味形成的關鍵新基因，不僅打破了“甜即好吃”的傳統育種觀念，更提出了“風味設計”育種新方向，為未來實現“既高產又美味”的甜玉米品種培育提供了科學路徑，科技支撐甜玉米產業高品質、高效益發展。

　　從“單一甜度”到“多維風味”的產業需求轉變

　　甜玉米作為全球廣泛種植的重要經濟作物，不僅是一種營養豐富的食物來源，也是食品工業的重要原料。隨著消費者對農產品品質需求的提升，甜玉米的風味已不再局限於“甜”這一簡單維度，而是包括甜度、口感、香氣、質地等多個感官體驗的綜合體現。傳統育種方法主要依賴表型選擇和經驗判斷，尚未係統解析和利用風味的遺傳基礎，這無疑限製了優質品種的選育效率。因此，構建基於遺傳信息的風味資源和知識體係，成為甜玉米遺傳改良乃至食品科學交叉領域的重要研究方向。

　　多組學揭示甜玉米演化曆史及其獨特風味的遺傳密碼

　　研究團隊通過對295份甜玉米種質資源利用多組學分析，係統解析了甜玉米風味的遺傳基礎。研究表明，超甜玉米起源於基因Sh2的轉座子引發的倒位，而普甜玉米源於基因Su1的自發點突變。除了這兩個顯著位點，甜玉米與普通大田玉米之間在全基因組水平還存在顯著的遺傳分化。甜玉米在進化過程中經曆了強烈的正向選擇，特別是在碳水化合物代謝、光響應和激素信號通路相關基因上。這為理解甜玉米獨特風味的遺傳基礎提供了關鍵線索。

圖1. 甜玉米與普通大田玉米群體之間的遺傳差異

　　發現甜玉米風味形成的關鍵新基因

　　進一步分析表明，甜玉米風味是一個由甜度、果皮厚度、脆度和香氣等多個維度共同構成的複雜性狀。令人驚訝的是，提高風味評分未必需要增加糖分——降低果皮厚度、改善口感，同樣能顯著提升風味體驗。這一發現挑戰了傳統觀念，為後續品質改良提供了新視角和方向。在上述多組學大數據基礎上，研究團隊鑒定出三個全新的風味調控基因：ZmAPS1調控腺苷代謝，影響風味物質的前體合成；ZmSK1影響奎寧酸合成，與甜玉米香氣密切相關；ZmCRR5調節果糖積累，在甜度與產量之間起到關鍵平衡作用。通過基因編輯技術，研究人員證實了這些基因在不同代謝通路中發揮的調控作用。它們如同風味形成過程三位精準的“指揮家”，共同調控著甜玉米的食用品質。

圖2. 基因ZmCRR5可用於平衡果糖含量和產量

圖3. 甜玉米風味的多組學調控基礎及精準預測

　　我院作物研究所李坤副研究員、於永濤研究員，我院農業生物基因研究中心晏石娟研究員，華中農業大學李文強副教授為論文共同第一作者。華中農業大學作物遺傳改良全國重點實驗室及湖北洪山實驗室嚴建兵教授、我院作物研究所胡建廣研究員、崖州灣國家實驗室劉海軍研究員為論文共同通訊作者。我院作物研究所李高科研究員、未米生物科技有限公司許潔婷博士、德國馬克斯-普朗克分子植物生理研究所Alisdair R. Fernie教授等對研究工作提供了重要支持。

　　該研究得到了國家自然科學基金委聯合基金及創新研究群體、國家重點研發計劃、國家玉米產業體係、廣東省重點研發計劃等項目的支持。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41588-025-02401-0