7月19日，我院严长杰教授团队在《Nature Communications》期刊发表题为“Natural variation of an E3 ubiquitin ligase encoding gene Chalk9 regulates grain chalkiness in rice”的研究论文。该研究揭示了E3泛素连接酶Chalk9通过泛素化OsEBP89调控稻米品质的分子机制。

水稻是中国最重要的粮食作物之一，在确保粮食安全方面起着至关重要的作用。近年来，随着生活水平的提高，稻米品质在消费者中扮演着越来越重要的角色。如何在保证水稻单产水平不下降的前提下，有效改良稻米的品质，已经成为一个十分重要的育种目标。然而，决定稻米外观品质的一个重要因子：垩白的遗传机理至今不是很明了。挖掘新的垩白相关基因资源，解析稻米垩白的分子遗传调控机制，进而改良稻米品质是一项重要的挑战。

研究团队通过籼稻自然群体和全基因组关联分析，发现了一个调控水稻垩白的关键位点Chalk9。研究发现，该基因的表达与水稻垩白显著相关。利用过表达、RNAi和CRISPR-Cas9敲除转基因实验表明Chalk9是一个控制水稻籽粒垩白的负调控基因。

研究团队通过蛋白互作实验和遗传学研究发现，Chalk9通过泛素化活性调控关键转录因子OsEBP89的蛋白稳态，用于维持水稻籽粒灌浆后期贮藏物质（淀粉和蛋白）的合成达到各自的平衡，阐明了Chalk9表达水平降低导致OsEBP89积累进而引发垩白的分子机制。

团队研究进一步发现Chalk9启动子区64-bp插入/缺失变异是导致不同品种垩白差异的关键遗传因素，并证实优良等位基因Chalk9-L可在不影响产量的前提下显著降低垩白度。通过进化选择分析，发现Chalk9在粳稻中受到强烈选择，而在30%的籼稻中缺少该优良等位基因。这说明本研究对进一步改良籼稻品种提供了重要的基因资源。

我院青年教师胡智、硕士研究生刘洪春和青年教师郭旻为共同第一作者，严长杰教授为通讯作者。该研究得到国家农业生物育种重大项目、国家自然科学基金等项目资助。