稻米垩白是灌浆期排列疏松的胚乳淀粉粒和蛋白质颗粒形成的白色不透明部分。垩白直接影响稻米外观品质、蒸煮食味品质、精米产量和市场价值，是稻米最重要的品质性状之一。因此，研究稻米垩白形成的分子机制和调控网络对稻米胚乳发育及其遗传改良具有重要的科学价值和生产指导意义。近年来，尽管控制稻米垩白的基因陆续被发现，但人们对稻米垩白形成机制的认识还非常有限。
2022年2月19日，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室、湖北洪山实验室李一博教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“OsbZIP60-mediated unfolded protein response regulates grain chalkiness in rice”的研究论文。该研究发现OsbZIP60介导的非折叠蛋白响应 (unfolded protein response, UPR) 调控稻米垩白形成，为稻米品质改良提供了新思路和新见解。
该研究通过全基因组关联分析发现，感受UPR的关键基因OsbZIP60为调控稻米垩白形成的候选基因。利用CRISPR-Cas9技术获得osbzip60突变体，多年多地的表型考察确定osbzip60突变体胚乳发育异常且呈现极端垩白表型。OsbZIP50是特异响应内质网胁迫的关键转录因子，进一步研究发现，OsbZIP60可能通过维持胚乳发育过程中的内质网稳态来抑制OsbZIP50的过度激活，进而保证胚乳正常发育。过表达UPR响应基因OsbZIP50、OsBiP1、OsBiP2和OsBiP3导致不同程度垩白，说明UPR促进垩白形成。UPR可能通过改变垩白或粉质胚乳相关基因GPA3、FSE1、FLO7、Chalk5、OsNF-YB1和OsPK2的表达水平来调控垩白形成。该研究提供了OsbZIP50和OsbZIP60丰富的自然变异数据，证明在自然变异群体中OsbZIP60是一个垩白负调控子而OsbZIP50是正调控子，并且单倍型中自然变异位点对于筛选品质优良的水稻品种具有重要参考价值。
OsbZIP60影响非折叠蛋白响应(UPR)进而调控稻米垩白形成
A和B：OsbZIP60全基因组关联分析；C：Osbzip60突变体垩白表型特征；D和E：OsbZIP60功能缺失诱导胚乳发育过程中OsbZIP50过表达和剪切；F：OsbZIP50激活BiP类基因表达；G：过表达UPR响应基因OsbZIP50、OsBiP1、OsBiP2或OsBiP3产生不同程度垩白表型。
华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室/生命科学技术学院、湖北洪山实验室博士生杨伟萍和许鹏坤为该论文共同第一作者，李一博教授为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.02.002
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