最近，沈陽某地的文旅局副局長在稻田里推介大米的視頻在網(wǎng)絡(luò)上迅速走紅，視頻名為《歲稔年豐》。去年冬天哈爾濱爆火，除了美麗的北方冰雪美景深深吸引了南方游客的目光，“米粒珍珠碧，方圓十里香”的東北大米也給南方的伙伴留下了深深的味蕾體驗。

你了解過大米嗎？

大米作為餐桌上常見的主食，又稱為稻米，看似常見普通，其實也是經(jīng)歷了復(fù)雜的一生才能從田間走向我們的餐桌。每年四五月份播種插秧，八月份開花授粉開始灌漿，再到十月份稻田金黃、稻谷飄香，跨越了春夏秋三季大約六個月的時間，一粒種子才成長為一穗穗金黃的稻谷。之后，還需要經(jīng)過多次的“磨練”才能完成華麗大變身，稻谷經(jīng)過清理（去除收獲時摻雜的稻桿及其它雜質(zhì)）、礱谷（去除谷殼）、碾米（去除種皮、糊粉層及谷胚）、精米分選（拋光及去除碎米）等工序后制作成大米。

稻谷組成（圖片來源：百度百科-TA說，作者：馮宇）

自古以來，南北方因為自然環(huán)境的不同造就了文化和生活習(xí)慣的差異，例如我們熟悉的“甜咸粽”“甜咸豆腐腦”“冬至吃水餃還是湯圓”等。同樣，水稻種植也有“南秈北粳”的說法，在南方地區(qū)，特別是安徽以南主要種植秈稻，北方則主要種植粳稻，秈稻和粳稻加工后分別制成秈米和粳米。一般來說，秈米大多修長纖細(xì)，煮熟后黏度偏低，口感偏硬、耐嚼，且粒粒分明，大家比較熟悉的有“泰國香米”“絲苗米”等；粳米米粒體型偏圓，米粒飽滿肥厚，煮熟后黏度適中，口感較軟且剩飯不回生，“稻花香”“珍珠米”就是其中的典型代表。

不同水稻品種（圖片來源：參考文獻7）

直鏈淀粉——大米口感的內(nèi)在“密碼”

作為普通消費者，大家最關(guān)心的當(dāng)然是這個米飯好吃嗎？口感怎么樣？影響大米口感重要的因素之一就是稻米中直鏈淀粉的含量。

淀粉是稻米胚乳中最主要的成分，含量高達70-80％。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同可以分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。直鏈淀粉由α-1,4-糖苷鍵連接而成，無分支，結(jié)構(gòu)較為簡單且線性；支鏈淀粉由α-1,4-糖苷鍵連接而成主鏈，通過α-1,6-糖苷鍵連接引入支鏈。

直鏈淀粉和支鏈淀粉結(jié)構(gòu)示意圖（來源：作者繪制）

直鏈淀粉含量是衡量稻米食味品質(zhì)的一個重要指標(biāo)，它的含量直接影響大米在蒸煮過程中的水分吸收、體積擴張和米粒的散裂性等，進而影響到大米淀粉的糊化、凝膠化和結(jié)晶過程。直鏈淀粉含量越低，大米的黏度就越高，煮熟后的口感就越軟。每一粒大米，都是淀粉魔法師精心編排的盛宴，含量高一點，顆粒就會分明且松散，含量低一點，就會黏軟而有光澤。

研究發(fā)現(xiàn)，秈米中直鏈淀粉含量約為20%—30%，粳米中直鏈淀粉含量約為15%—20%。秈米中直鏈淀粉含量高于粳米中直鏈淀粉含量，所以，粳稻品種蒸煮的米飯比秈稻品種蒸煮的米飯軟糯，適口性好。

直鏈淀粉含量——科學(xué)“解密”

研究發(fā)現(xiàn)稻米的直鏈淀粉含量受到6號染色體上Wx 基因的調(diào)控。目前已發(fā)現(xiàn)的Wx自然變異等位基因已多達10個，不同變異類型導(dǎo)致水稻的直鏈淀粉含量從0到30%的廣泛變異，科學(xué)家們也利用基因編輯技術(shù)創(chuàng)制了許多不同于自然界中的Wx等位基因，為各種水平直鏈淀粉含量的稻米育種提供了可用的遺傳基礎(chǔ)。此外，氮肥用量對直鏈淀粉含量有顯著影響，氮肥用量的增加會導(dǎo)致直鏈淀粉含量降低；水稻抽穗后6-15天的溫度也影響直鏈淀粉含量，較高溫度可使直鏈淀粉含量升高。

水稻中Wx基因的自然等位變異（圖片來源：根據(jù)參考文獻8、9、10繪制）

編輯Wx基因，獲得2個MT7和MT13直鏈淀粉含量降低的優(yōu)質(zhì)水稻品種

（圖片來源：作者提供）

俗話說“蘿卜青菜，各有所愛”，不同直鏈淀粉含量、不同口感的米飯也有不同的使用和追捧者。直鏈淀粉含量高的秈米因其耐嚼、粒粒分明的特點，更適合做炒飯、煲仔飯、米粉等；直鏈淀粉含量較低的粳米適合直接蒸熟作為白飯，細(xì)品大米本身的香甜。

栽培條件——水、熱、肥的理想配比

“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同?！倍i稻和粳稻也是同樣的道理，同樣是稻米，不同的品種和栽培條件，造就了大米不同的口感。曾經(jīng)有人將“稻花香”種植在海南，結(jié)果收獲后發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)不如東北種出的好吃。充沛的光照時間、較大的晝夜溫差和較高的土壤肥力是優(yōu)質(zhì)水稻生長的關(guān)鍵因素，外部的栽培條件精細(xì)調(diào)控稻米生長的每一個環(huán)節(jié)。

水稻生長季：南方陰雨，光照不足，水稻碳水化合物轉(zhuǎn)化減少，干物質(zhì)貯藏、積累受阻；北方地區(qū)夏季干旱、少雨，日照時間長，有利于水稻生長與自然成熟，促進了碳水化合物轉(zhuǎn)化，干物質(zhì)貯藏和積累。

水稻灌漿期：較大的晝夜溫差可以讓水稻在白天通過光合作用積累的糖分，在夜間通過呼吸作用消耗，從而保持籽粒內(nèi)部較高的糖分水平，有利于籽粒灌漿。水稻灌漿期北方溫差可達15度，南方溫差一般10度左右。

土壤肥力也是影響水稻生長的重要因素，氮、磷、鉀的合理搭配更有利于提高稻米的品質(zhì)。研究表明，土壤全氮含量南方一般為0.04%-0.18%，北方一般為0.15%-0.35%；土壤全磷含量南方一般為0.02%-0.11%，北方一般為0.06%-0.15%；土壤全鉀含量南方一般為0.4%左右，北方一般為1.7%左右，土壤中氮、磷、鉀含量均是北方多于南方。南方氣候溫暖濕潤，水稻可以一年成熟兩到三次，這導(dǎo)致土壤肥力消耗較快，而北方水稻一年種植一茬，土壤有了充分的時間進行修復(fù)。

水稻成熟圖（圖片來源：作者提供）

如此說來，南方的大米好像競爭不過北方的大米。這么想就“大錯特錯”了。既然“南秈北粳”的說法長期存在，那就有它的道理。秈、粳稻是根據(jù)種植當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件和人文偏好經(jīng)過多年選擇而形成的，對于各自的“故土”有更好的適應(yīng)性。所謂“一方水土養(yǎng)育一方人”，每個地方的主栽品種一定是最適合當(dāng)?shù)刈匀?、人文環(huán)境的最佳品種。

整精米率——商品大米產(chǎn)出量和價格的重要影響因素

相比于“好不好吃”，消費者還關(guān)注品質(zhì)。大米的完整程度，也就是整精米率（整精米重量/糙米重量），其實也是衡量商品大米價格的一個重要因素。在國際貿(mào)易中，整精米的價格比碎米高20~50%，現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《優(yōu)質(zhì)稻谷（GB/T 17891-2017）》對于不同等級稻谷的整精米率也有明確的規(guī)定。哪怕是優(yōu)質(zhì)稻谷，從收獲到得到整精米，重量上也有將近50%的損耗，再加上儲藏、運輸、銷售等環(huán)節(jié)，也導(dǎo)致了大米進一步的損耗。因此除了提高水稻畝產(chǎn)量，提高整精米率、降低從收獲稻谷到售賣商品米這一系列過程中的損耗也非常重要。

研究表明調(diào)控直鏈淀粉含量的Wx基因在影響整精米率上依舊發(fā)揮著重要的功能。整精米率也受到外部環(huán)境的影響，有研究表明在灌漿期溫度升高1°C時，整精米率將下降9~14%；稻谷成熟后采收前在田間過度暴曬和淋雨，采收后出現(xiàn)儲藏溫度、濕度的驟然變化、泡水、蟲蛀等情況，整精米率就會出現(xiàn)嚴(yán)重下降。此外，加工過程也是影響整精米率的重要因素，若是在脫殼打磨的過程中，機器對稻米施加了過大的力，那在這般重壓之下也會出現(xiàn)大量的碎米。

如何成為一株更“完美”的水稻

南北稻米各有優(yōu)勢，為了培育出產(chǎn)量更高、口感更好的稻米，科學(xué)家們也在不斷鉆研，試圖解密水稻的“基因密碼”，科學(xué)家們已經(jīng)解析了一系列優(yōu)質(zhì)的基因，包含廣親和性狀的主效基因（S5等）、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)基因（Gn1a、Ghd、IPA1、NAL1、NOG1、Dep1等）、抗病抗蟲基因（Pigm、Pi2、Pi9、Xa23、Xa7等）、耐低溫基因（COLD1、bZIP73、Ctb2等）、抗倒性強基因（SCM2、SCM3）、抗病基因（Pigm、Pi2、Pi9、Xa23、Xa7等）、耐熱基因（TT1、TT2、TT3、HTH5）、氮高效基因（dep1、Pstol1、NRT1.1B、OsTCP19、GRT4）、食味優(yōu)質(zhì)基因（Chalk5、Waxy、ALK）等。這些科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，解決了秈稻和粳稻雜交不結(jié)實難題，實現(xiàn)了可精準(zhǔn)調(diào)控胚乳中直鏈淀粉的含量方法，提高了水稻抗蟲、抗病、耐逆能力，氮高效利用能力，最終提高了水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。

科技不僅提高了水稻產(chǎn)量，而且提升了顏值。右側(cè)水稻是左側(cè)水稻優(yōu)良基因定向改良的結(jié)果。（圖片來源：張士永提供）

在長期的水稻育種實踐中，科學(xué)家們總結(jié)出理想株型的模式，包括生育前期葉片彎披、株型松散，能截取較多的光能，利于形成較大的葉面積和生物產(chǎn)量，中后期葉片挺直，群體光照分布合理，充分利用光能，株形要緊湊，水稻分蘗數(shù)適中，莖稈粗壯，防止倒伏等。

李家洋院士提出的水稻理想株型（圖片來源：植物基因組學(xué)國家重點實驗室）

結(jié)    語

當(dāng)一粒小小的水稻種子走過風(fēng)雨日曬的洗禮，熬過蟲害的侵襲，經(jīng)過機器的數(shù)次打磨，闖過層層嚴(yán)格的篩選，最終被制作成香噴噴的大米飯或米制品送上餐桌，它精彩的一生也就畫上了圓滿的句號。而在這個過程中，有農(nóng)民們面朝黃土背朝天的辛勤耕作，也有無數(shù)科技工作者日日夜夜的辛勤鉆研。

“五谷者，萬民之命，國之重寶?！睂ξ覀冞@樣一個有十四億多人口的大國，手中有糧，心中不慌，任何時候都是真理。攥緊中國種子、提升耕地質(zhì)量、全民愛糧惜糧，我們有信心、有底氣端穩(wěn)中國飯碗！

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