□ 本报记者 叶 真
7月下旬，一场关乎稻米产量和品质的“隐形较量”，正在每一粒稻谷内部悄然上演——是粒粒晶莹剔透，还是会出现恼人的“垩白”？垩白，表现为稻米上不透明的斑块，是稻米胚乳在发育过程中，淀粉颗粒与蛋白质基质合成节奏失衡所导致的结构性缺陷，是影响稻米外观品质的重要因素。
近日，记者从扬州大学获悉，该校农学院教授严长杰研究团队在《自然—通讯》发表了突破性研究成果，团队首次精准定位并系统揭示了一个控制水稻垩白形成的关键基因Chalk9，并破解其分子调控机制，为协同攻克高产与优质的矛盾提供分子育种新范式。
“垩白是小瑕疵，却直接决定大米商品价值。”严长杰指出，数据显示，垩白度每降低1%，稻谷收购价格上涨0.8%—1.2%。“此前关于水稻粒型的调控机制已较为清晰，但对垩白的遗传机制仍不完全清楚。”为了攻克这一难题，10年前，严长杰团队就已经开启垩白基因的“追踪”之路。
水稻垩白的形成，是一个复杂的系统工程。“淀粉与蛋白质作为这一过程的两大主角，其合成速率必须严丝合缝、高度协同，”论文第一作者，扬州大学农学院教师胡智介绍，“一旦节奏失控，一方慢了半拍或快了半步，籽粒内部就会形成垩白区域。”
然而，这个庞大生物过程的总“指挥”是谁？背后的分子开关在哪？为了寻找答案，团队开始“大海捞针”。“首先我们构建了一个核心籼稻种质资源库，之后通过全基因组关联分析、标记筛选位点等方法，锁定了关键基因Chalk9。” 胡智解释，他们通过进一步分子试验发现，该基因编码一种E3泛素连接酶，通过调控OsEBP89转录因子的蛋白稳态，确保淀粉与蛋白质合成“同频共振”。“具体来说，当Chalk9基因功能减弱，OsEBP89蛋白就会积累更多，就会出现垩白。”
在深入解析Chalk9过程中，研究人员还发现了一个振奋人心的现象。“我们在该基因的一个关键区域——启动子区，发现了一段64个碱基长度的插入/缺失变异。”胡智解释，携带这种优良版本Chalk9-L（含特定启动子结构）的水稻种质，能够在不影响产量的前提下，显著降低籽粒中的垩白率，实现高产与优质的重要协同。
目前，在全球广泛种植的籼稻品种中，约有30%的水稻品种中缺乏这一宝贵的Chalk9-L优异等位基因。“这意味着我们的发现不仅为解析稻米品质形成的分子基础提供了新视角，也为未来分子设计育种提供了直接可用的基因资源，更为提高水稻的产量和品质带来了巨大的潜力。”胡智说。