由我院牵头，华中农业大学、崖州湾国家实验室等多家研究机构联合完成“Genetic basis of flavor complexity in sweet corn”（甜玉米的风味复杂性的遗传基础）的研究文章在国际顶级学术期刊《Nature Genetics》（自然-遗传学）发表。该研究系统揭示了甜玉米风味形成的遗传基础，发掘出甜玉米风味形成的关键新基因，不仅打破了“甜即好吃”的传统育种观念，更提出了“风味设计”育种新方向，为未来实现“既高产又美味”的甜玉米品种培育提供了科学路径，科技支撑甜玉米产业高品质、高效益发展。

　　从“单一甜度”到“多维风味”的产业需求转变

　　甜玉米作为全球广泛种植的重要经济作物，不仅是一种营养丰富的食物来源，也是食品工业的重要原料。随着消费者对农产品品质需求的提升，甜玉米的风味已不再局限于“甜”这一简单维度，而是包括甜度、口感、香气、质地等多个感官体验的综合体现。传统育种方法主要依赖表型选择和经验判断，尚未系统解析和利用风味的遗传基础，这无疑限制了优质品种的选育效率。因此，构建基于遗传信息的风味资源和知识体系，成为甜玉米遗传改良乃至食品科学交叉领域的重要研究方向。

　　多组学揭示甜玉米演化历史及其独特风味的遗传密码

　　研究团队通过对295份甜玉米种质资源利用多组学分析，系统解析了甜玉米风味的遗传基础。研究表明，超甜玉米起源于基因Sh2的转座子引发的倒位，而普甜玉米源于基因Su1的自发点突变。除了这两个显著位点，甜玉米与普通大田玉米之间在全基因组水平还存在显著的遗传分化。甜玉米在进化过程中经历了强烈的正向选择，特别是在碳水化合物代谢、光响应和激素信号通路相关基因上。这为理解甜玉米独特风味的遗传基础提供了关键线索。

图1. 甜玉米与普通大田玉米群体之间的遗传差异

　　发现甜玉米风味形成的关键新基因

　　进一步分析表明，甜玉米风味是一个由甜度、果皮厚度、脆度和香气等多个维度共同构成的复杂性状。令人惊讶的是，提高风味评分未必需要增加糖分——降低果皮厚度、改善口感，同样能显著提升风味体验。这一发现挑战了传统观念，为后续品质改良提供了新视角和方向。在上述多组学大数据基础上，研究团队鉴定出三个全新的风味调控基因：ZmAPS1调控腺苷代谢，影响风味物质的前体合成；ZmSK1影响奎宁酸合成，与甜玉米香气密切相关；ZmCRR5调节果糖积累，在甜度与产量之间起到关键平衡作用。通过基因编辑技术，研究人员证实了这些基因在不同代谢通路中发挥的调控作用。它们如同风味形成过程三位精准的“指挥家”，共同调控着甜玉米的食用品质。

图2. 基因ZmCRR5可用于平衡果糖含量和产量

图3. 甜玉米风味的多组学调控基础及精准预测

　　我院作物研究所李坤副研究员、于永涛研究员，我院农业生物基因研究中心晏石娟研究员，华中农业大学李文强副教授为论文共同第一作者。华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室及湖北洪山实验室严建兵教授、我院作物研究所胡建广研究员、崖州湾国家实验室刘海军研究员为论文共同通讯作者。我院作物研究所李高科研究员、未米生物科技有限公司许洁婷博士、德国马克斯-普朗克分子植物生理研究所Alisdair R. Fernie教授等对研究工作提供了重要支持。

　　该研究得到了国家自然科学基金委联合基金及创新研究群体、国家重点研发计划、国家玉米产业体系、广东省重点研发计划等项目的支持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41588-025-02401-0