水稻是世界重要的粮食作物，全球约有三分之一的人口以水稻为主食。随着人口的增长和饮食结构的改变，在对水稻产量的需求不断增加的同时，对稻米品质的追求也在不断提高。稻米品质包括食味品质、外观品质和营养品质等多个方面，其中，直链淀粉含量是影响食味品质的重要因素之一。然而，稻米的食味和外观品质的调控机制复杂，至今只阐明了一部分。
2024年7月9日，上海市农科院、安徽农业大学、浙江大学海南研究院等多家单位联合在The Plant Journal（影响因子6.2）发表了题为“Transcription factor OsbZlP10 modulates rice grain quality by regulating OsGIF1”的研究论文。该研究借助DAP-seq揭示了OsbZIP10-OsGIF1分子模块调控稻米品质的作用机制，为水稻精准设计育种提供了新的思路。
该研究发现一个bZIP家族转录因子OsbZIP10可以激活转录水稻籽粒发育的关键基因OsGIF1。利用基因编辑、过表达和遗传杂交等方法，通过对不同遗传背景下的水稻品种进行表型分析，揭示了OsbZIP10对稻米品质的影响。OsbZIP10基因敲除的水稻品种在不同的遗传背景下均表现出较高的垩白率，但直链淀粉含量较低。这一结果表明，OsbZIP10对稻米的食味品质和外观品质均有着重要的影响（图1）。
图1：OsbZIP10影响水稻的籽粒品质
通过DAP-seq和RNA-seq联合分析发现，除了OsGIF1之外，OsbZIP10还调控了多个与灌浆过程相关的基因，包括编码ADP-Glc焦磷酸化酶（AGPase）小亚基的OsAGPS1基因（图2），以及参与活性氧（ROS）稳态调节的基因（图3）。
图2：OsbZIP10直接调控OsAGPS1和OsGIF1
图3：OsbZIP10在籽粒形成过程中促进氧化还原稳态
此外，研究还发现OsbZIP10基因在粳稻和籼稻之间存在显著的遗传差异，大部分粳稻和籼稻品种属于两个不同的单倍型，这两个单倍型与籽粒直链淀粉含量密切相关。在低直链淀粉含量的遗传背景下，过表达与高直链淀粉含量相关的单倍型可以显著增加直链淀粉含量。
该研究揭示了OsbZIP10-OsGIF1分子模块在稻米品质调控中的重要作用，成果不仅为稻米品质调控提供了新的基因资源和分子网络，也为稻米品质改良和设计育种提供了新的理论依据和实践基础（图4）。
图4：OsbZIP10-OsGIF1分子模块调控稻米品质的作用机制
