揭示玉米植酸酶活性提升矿物质生物有效性的分子机制：营养安全新途径

　　本研究针对玉米中植酸(IP6 )螯合矿物质导致的营养吸收障碍问题，通过表征phytase1 基因在高低植酸酶活性玉米自交系中的SNP/InDel变异，开发出12个分子标记（PIC值0.229-0.371），成功将种质资源聚类为两类，为培育高矿物质生物有效性玉米品种提供了基因组育种工具，对解决单胃动物和人类磷/微量元素缺乏具有重要意义。

　　

在全球约25亿成年人面临营养失衡的背景下，玉米作为第三大主粮却因富含植酸(phytic acid, IP₆
)而成为"双刃剑"——这种占籽粒总磷65-80%的化合物会强力螯合Ca²⁺
、Fe²⁺
和Zn²⁺
，导致单胃动物和人类出现磷与微量元素缺乏。虽然商业微生物植酸酶能缓解此问题，但其高昂成本与副作用促使科学家将目光转向作物自身植酸酶系统。印度农业研究所领衔的研究团队在《Journal of Cereal Science》发表的研究，首次系统解析了玉米phytase1
基因的分子特征，为培育"自给自足"型高营养玉米提供了新策略。

研究采用酶活性测定（720.13-1292.60 U kg^-1
范围筛选高低活性材料）、全长基因测序（4695 bp的phytase1
基因）、进化树构建等技术，结合来自印度、墨西哥等地的14个玉米自交系，开发覆盖基因全长的分子标记。

遗传材料选择与基因特征
通过测定55份玉米材料的植酸酶活性，筛选出高低活性各5份的极端材料组，包括印度本地种质和国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)资源。

结果与讨论
测序发现17个SNP和8个InDel可区分高低活性材料，其中位于启动子区的InDel-3和Exon4的SNP-12与酶活性显著相关。开发的12个标记在验证群体中呈现0.32平均多态性，成功将种质分为演化距离0.23的两大分支。

结论与意义
该研究首次证实玉米籽粒（非萌发期）植酸酶活性存在自然变异，其phytase1
基因的InDel/SNP标记可直接用于分子育种。相较于传统低植酸突变体(lpa1
减产36%)，高植酸酶材料既能降解IP₆
释放磷，又可解放被螯合的矿物质，为同时解决磷肥污染与"隐性饥饿"提供了可持续方案。作者团队特别指出，位于组氨酸酸性磷酸酶(HAP)活性中心的SNP-7突变导致酶构象改变，这为后续蛋白工程改良提供了靶点。