7月下旬的长江中下游平原，连片稻田在酷暑中孕育丰收的希望。伴随着节节攀升的高温，一场关乎稻米产量和品质的“隐形较量”，正在每一粒种子内部悄然上演——是粒粒晶莹如玉，还是会出现影响卖相与售价的恼人“垩白”？
垩白，表现为稻米上不透明的斑块，其实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，扬州大学农学院教授严长杰研究团队在国际顶级期刊《自然-通讯》发表了突破性研究，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，并破解了其分子调控机制，为协同攻克高产与优质的矛盾提供了分子育种新范式。
“小瑕疵”牵动“大产业”
“稻米上的垩白比例虽是小瑕疵，却直接决定大米的商品价值。”严长杰指出，“极端高温天气频发，显著增加了垩白发生的风险与严重程度，给稻米品质稳定带来新挑战。”
数据显示，垩白度每降低1%，稻谷收购价格上涨0.8%—1.2%。因此，随着国内消费者对优质稻米需求的快速增长，如何有效“压白”，让大米好看又好卖，成为现代育种必须攻克的“双高峰”。“目前，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。”严长杰表示，为了攻克这一难题，团队开启了长达十年的垩白基因“追踪”之路。
“大海捞针”锁定“颜值开关”
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，扬州大学农学院青年教师胡智介绍，“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，团队通过系统收集全球水稻种质资源，构建了一个涵盖全球多样性的175份核心籼稻种质资源库。
“我们采用了‘大海捞针’的策略。”胡智回忆道，“首先通过全基因组关联分析，在数百万个SNP标记中筛选与垩白显著相关的位点，然后利用连锁不平衡分析方法逐步缩小范围。”
最终，团队终于在第9号染色体上锁定了一个关键基因Chalk9。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，从而出现垩白现象。”胡智进一步解释。
“分子剪刀”雕琢“良种之芯”
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。
“团队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。胡智表示：“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，为提高水稻的产量和品质带来了巨大的潜力。”
美国科学院院士、北京大学现代农业研究院院长邓兴旺对该研究给予了高度评价，他认为随着分子育种技术的发展，类似Chalk9这样的关键基因将成为提升稻米品质、实现优质高产协同发展的突破口。
基础研究照亮前路，严长杰团队的目光已投向更广阔的实践应用中。他表示，团队将充分利用已开发的Chalk9启动子特异性分子标记，在育种筛选中实现“精确制导”，加速培育兼具高产潜能与优异垩白表现的优良品种。
“随着全球气候变暖，我们将把这一前沿成果应用到育种实践，希望提升稻米在高温等环境下的品质稳定性，为我国水稻产业构建应对气候变化的科技屏障，保障国家粮食安全的质与量。”
