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絡上迅速走紅，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，其實也是經歷了復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，還需要經過多次的“磨練”才能完成華麗大變身，稻谷經過清理（去除收獲時摻雜的稻桿及其它雜質）、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，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——大米口感的內在“密碼”

作為普通消費者，大家最關心的當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％。根據分子結構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，結構較為簡單且線性；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構示意圖（來源：作者繪制）

直鏈淀粉含量是衡量稻米食味品質的一個重要指標，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，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“解密”

研究發(fā)現稻米的直鏈淀粉含量受到6號染色體上Wx 基因的調控。目前已發(fā)現的Wx自然變異等位基因已多達10個，不同變異類型導致水稻的直鏈淀粉含量從0到30%的廣泛變異，科學家們也利用基因編輯技術創(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。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。曾經有人將“稻花香”種植在海南，結果收獲后發(fā)現遠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)質水稻生長的關鍵因素，外部的栽培條件精細調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，水稻碳水化合物轉化減少，干物質貯藏、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化，干物質貯藏和積累。

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。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。

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、粳稻是根據種植當地的自然條件和人文偏好經過多年選擇而形成的，對于各自的“故土”有更好的適應性。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地自然、人文環(huán)境的最佳品種。

整精米率——商品大米產出量和價格的重要影響因素

相比于“好不好吃”，消費者還關注品質。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。在國際貿易中，整精米的價格比碎米高20~50%，現行的國家標準《優(yōu)質稻谷（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)，也導致了大米進一步的損耗。因此除了提高水稻畝產量，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，整精米率就會出現嚴重下降。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，為了培育出產量更高、口感更好的稻米，科學家們也在不斷鉆研，試圖解密水稻的“基因密碼”，科學家們已經解析了一系列優(yōu)質的基因，包含廣親和性狀的主效基因（S5等）、高產優(yōu)質基因（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)質基因（Chalk5、Waxy、ALK）等。這些科學上的新發(fā)現，解決了秈稻和粳稻雜交不結實難題，實現了可精準調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，最終提高了水稻產量和品質。

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

在長期的水稻育種實踐中，科學家們總結出理想株型的模式，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：植物基因組學國家重點實驗室）

結    語

當一粒小小的水稻種子走過風雨日曬的洗禮，熬過蟲害的侵襲，經過機器的數次打磨，闖過層層嚴格的篩選，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，有農民們面朝黃土背朝天的辛勤耕作，也有無數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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