明明施足了肥，作物产量为何提不上去？两个中国科研团队经过十年联手探索，发现影响玉米产量的一块微量元素“短板”——镍元素缺乏。这一发现不仅改变了传统认知，还弄清了镍在植物中的运输机制，填补了教科书上的一块空白，也为禾本作物筛选“好镍体质”新品种提供理论指引。11月11日零点，国际顶尖学术期刊《细胞》在线发表了这一成果。

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。因此，即使氮、磷、钾等大量元素供应充足，微量元素也可能成为限制作物产量的“短板”。微量元素镍就是其中之一。1975年，镍被发现在植物中具有生理功能，但学界长期普遍认为禾本科植物镍需求低、镍缺乏罕见。

历经10年探索，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与华中农业大学严建兵教授团队合作，联手解开了植物的镍运输机制，由此发现镍缺乏对作物生长有着重要影响。

自2016年起，他们从1404份玉米材料中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。研究发现，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就是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，而烟胺会像“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。

镍对作物产量和种子萌发有何影响？原来，在玉米的生长点和籽粒中，镍是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，从而影响玉米生长和种子萌发。

研究团队还发现，当ZmNAET1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。有趣的是，突变体种子在储藏一段时间后，发芽率明显降低，但补充镍就可恢复发芽，补锌则无效。

“田间叶面喷施镍，就能给因该基因功能受损而缺镍的玉米补镍。”晁代印说，他们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。