爱吃米饭的人或许都有体会：粳稻米粒饱满洁白、蒸煮后软糯弹牙，但种稻时发芽总慢半拍；籼稻口感偏松散、米粒常带白色“斑点”，却能在田里快速出苗、长势旺盛。这两种水稻的差异，背后藏着一个困扰育种家数十年的科学谜题。

  12月15日，南京农业大学万建民院士团队在《自然・遗传学》发表的研究成果，首次揭开了稻米外观品质与种子活力的内在关联，为水稻分子育种提供了全新靶点，有望让“好看又好长”的水稻品种成为现实。

  垩白与活力为何“此消彼长”？

  对于种稻人来说，稻米的“颜值”和“活力”同样重要。所谓垩白，就是水稻米粒上常见的白色不透明部分，如同玉石上的瑕疵，不仅影响稻米的外观卖相，还会降低加工时的出米率，甚至让蒸煮后的口感变得松散、黏性不足。而种子活力则关系到“出苗齐不齐、抗逆强不强”——活力高的种子，即便遇到低温、干旱等不良环境，也能快速发芽、茁壮成长，直接决定着水稻的产量稳定性。

  但长期以来，粳稻垩白率低，但萌发慢，而籼稻萌发快，但往往垩白率高。“这种关联性不是偶然的，但背后的调控机制一直是个谜。”中国工程院院士万建民解释，破解这一谜题，成为实现水稻品质与产量协同提升的关键。

  一条通路解锁双重性状

  OsTPS8IR24单倍型因高种子活力在籼稻中被驯化选择

  经过多年攻关，团队通过对水稻染色体片段置换系的系统分析，终于锁定了关键“调控因子”——OsTPS8基因。这个基因的核心功能，是编码海藻糖-6-磷酸合酶，进而调控体内海藻糖-6-磷酸（Tre6P）的合成量。

  进一步研究发现，OsTPS8基因通过一条精密的信号通路，同时调控着垩白形成和种子萌发：它会与另一种名为OsTPS1的蛋白相互作用，抑制OsTPS1的酶活性，从而降低Tre6P的水平；而Tre6P的减少，会解除对下游OsMYBS1基因的抑制，让α-淀粉酶的活性显著增强。

 OsTPS8差异化调控籽粒垩白度与种子活力

 “α-淀粉酶就像一把‘消化剪刀’，”论文第一作者陈小丽解释，它能加速胚乳中淀粉的降解——这一方面会让米粒结构变得松散，形成垩白；另一方面，降解产生的糖分能为种子萌发提供充足能量，让发芽速度更快、活力更高。

  更有意思的是，团队在OsTPS8基因的启动子区发现了一个功能性自然变异，这个变异导致该基因在籼稻和粳稻中的表达量差异显著。据此，研究人员划分出两种关键单倍型：籼稻中普遍存在的OsTPS8IR24单倍型，能让α-淀粉酶活性维持在较高水平，所以籼稻种子发芽更快，但垩白也相对较多；而粳稻保留了与野生稻一致的OsTPS8ASO单倍型，基因表达量较低，α-淀粉酶活性较弱，因此垩白更少、品质更优，但发芽速度相对较慢。这一发现解释了籼粳稻在品质与活力上的天然差异，也印证了该基因在水稻驯化过程中的重要作用。

  “这项研究为水稻协同改良提供了精准的分子钥匙。”万建民表示，未来通过基因编辑、分子标记辅助育种等技术，精准调控OsTPS8基因的表达量，就能打破垩白与活力的“拮抗关系”，培育出“垩白少、发芽旺”的优质高活力水稻品种。这不仅能提升稻米的商品价值，还能增强水稻对不良环境的适应能力，为保障粮食安全提供新的技术支撑。

  据悉，该研究由南京农业大学与中国农业科学院作物科学研究所联合完成，陈小丽、蒋小康、任玉龙、董慧和王益华为共同第一作者，研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（光明网记者宋雅娟）