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最近，沈阳某地的文旅局副局长在稻田里推介大米的视频在网络上迅速走红，视频名为《岁稔年丰》。去年冬天哈尔滨爆火，除了美丽的北方冰雪美景深深吸引了南方游客的目光，“米粒珍珠碧，方圆十里香”的东北大米也给南方的伙伴留下了深深的味蕾体验。

你了解过大米吗？

大米作为餐桌上常见的主食，又称为稻米，看似常见普通，其实也是经历了复杂的一生才能从田间走向我们的餐桌。每年四五月份播种插秧，八月份开花授粉开始灌浆，再到十月份稻田金黄、稻谷飘香，跨越了春夏秋三季大约六个月的时间，一粒种子才成长为一穗穗金黄的稻谷。之后，还需要经过多次的“磨练”才能完成华丽大变身，稻谷经过清理（去除收获时掺杂的稻杆及其它杂质）、砻谷（去除谷壳）、碾米（去除种皮、糊粉层及谷胚）、精米分选（抛光及去除碎米）等工序后制作成大米。

稻谷组成（图片来源：百度百科-TA说，作者：冯宇）

自古以来，南北方因为自然环境的不同造就了文化和生活习惯的差异，例如我们熟悉的“甜咸粽”“甜咸豆腐脑”“冬至吃水饺还是汤圆”等。同样，水稻种植也有“南籼北粳”的说法，在南方地区，特别是安徽以南主要种植籼稻，北方则主要种植粳稻，籼稻和粳稻加工后分别制成籼米和粳米。一般来说，籼米大多修长纤细，煮熟后黏度偏低，口感偏硬、耐嚼，且粒粒分明，大家比较熟悉的有“泰国香米”“丝苗米”等；粳米米粒体型偏圆，米粒饱满肥厚，煮熟后黏度适中，口感较软且剩饭不回生，“稻花香”“珍珠米”就是其中的典型代表。

不同水稻品种（图片来源：参考文献7）

直链淀粉——大米口感的内在“密码”

作为普通消费者，大家最关心的当然是这个米饭好吃吗？口感怎么样？影响大米口感重要的因素之一就是稻米中直链淀粉的含量。

淀粉是稻米胚乳中最主要的成分，含量高达70-80％。根据分子结构的不同可以分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉由α-1,4-糖苷键连接而成，无分支，结构较为简单且线性；支链淀粉由α-1,4-糖苷键连接而成主链，通过α-1,6-糖苷键连接引入支链。

直链淀粉和支链淀粉结构示意图（来源：作者绘制）

直链淀粉含量是衡量稻米食味品质的一个重要指标，它的含量直接影响大米在蒸煮过程中的水分吸收、体积扩张和米粒的散裂性等，进而影响到大米淀粉的糊化、凝胶化和结晶过程。直链淀粉含量越低，大米的黏度就越高，煮熟后的口感就越软。每一粒大米，都是淀粉魔法师精心编排的盛宴，含量高一点，颗粒就会分明且松散，含量低一点，就会黏软而有光泽。

研究发现，籼米中直链淀粉含量约为20%—30%，粳米中直链淀粉含量约为15%—20%。籼米中直链淀粉含量高于粳米中直链淀粉含量，所以，粳稻品种蒸煮的米饭比籼稻品种蒸煮的米饭软糯，适口性好。

直链淀粉含量——科学“解密”

研究发现稻米的直链淀粉含量受到6号染色体上Wx 基因的调控。目前已发现的Wx自然变异等位基因已多达10个，不同变异类型导致水稻的直链淀粉含量从0到30%的广泛变异，科学家们也利用基因编辑技术创制了许多不同于自然界中的Wx等位基因，为各种水平直链淀粉含量的稻米育种提供了可用的遗传基础。此外，氮肥用量对直链淀粉含量有显著影响，氮肥用量的增加会导致直链淀粉含量降低；水稻抽穗后6-15天的温度也影响直链淀粉含量，较高温度可使直链淀粉含量升高。

水稻中Wx基因的自然等位变异（图片来源：根据参考文献8、9、10绘制）

编辑Wx基因，获得2个MT7和MT13直链淀粉含量降低的优质水稻品种

（图片来源：作者提供）

俗话说“萝卜青菜，各有所爱”，不同直链淀粉含量、不同口感的米饭也有不同的使用和追捧者。直链淀粉含量高的籼米因其耐嚼、粒粒分明的特点，更适合做炒饭、煲仔饭、米粉等；直链淀粉含量较低的粳米适合直接蒸熟作为白饭，细品大米本身的香甜。

栽培条件——水、热、肥的理想配比

“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。”籼稻和粳稻也是同样的道理，同样是稻米，不同的品种和栽培条件，造就了大米不同的口感。曾经有人将“稻花香”种植在海南，结果收获后发现远不如东北种出的好吃。充沛的光照时间、较大的昼夜温差和较高的土壤肥力是优质水稻生长的关键因素，外部的栽培条件精细调控稻米生长的每一个环节。

水稻生长季：南方阴雨，光照不足，水稻碳水化合物转化减少，干物质贮藏、积累受阻；北方地区夏季干旱、少雨，日照时间长，有利于水稻生长与自然成熟，促进了碳水化合物转化，干物质贮藏和积累。

水稻灌浆期：较大的昼夜温差可以让水稻在白天通过光合作用积累的糖分，在夜间通过呼吸作用消耗，从而保持籽粒内部较高的糖分水平，有利于籽粒灌浆。水稻灌浆期北方温差可达15度，南方温差一般10度左右。

土壤肥力也是影响水稻生长的重要因素，氮、磷、钾的合理搭配更有利于提高稻米的品质。研究表明，土壤全氮含量南方一般为0.04%-0.18%，北方一般为0.15%-0.35%；土壤全磷含量南方一般为0.02%-0.11%，北方一般为0.06%-0.15%；土壤全钾含量南方一般为0.4%左右，北方一般为1.7%左右，土壤中氮、磷、钾含量均是北方多于南方。南方气候温暖湿润，水稻可以一年成熟两到三次，这导致土壤肥力消耗较快，而北方水稻一年种植一茬，土壤有了充分的时间进行修复。

水稻成熟图（图片来源：作者提供）

如此说来，南方的大米好像竞争不过北方的大米。这么想就“大错特错”了。既然“南籼北粳”的说法长期存在，那就有它的道理。籼、粳稻是根据种植当地的自然条件和人文偏好经过多年选择而形成的，对于各自的“故土”有更好的适应性。所谓“一方水土养育一方人”，每个地方的主栽品种一定是最适合当地自然、人文环境的最佳品种。

整精米率——商品大米产出量和价格的重要影响因素

相比于“好不好吃”，消费者还关注品质。大米的完整程度，也就是整精米率（整精米重量/糙米重量），其实也是衡量商品大米价格的一个重要因素。在国际贸易中，整精米的价格比碎米高20~50%，现行的国家标准《优质稻谷（GB/T 17891-2017）》对于不同等级稻谷的整精米率也有明确的规定。哪怕是优质稻谷，从收获到得到整精米，重量上也有将近50%的损耗，再加上储藏、运输、销售等环节，也导致了大米进一步的损耗。因此除了提高水稻亩产量，提高整精米率、降低从收获稻谷到售卖商品米这一系列过程中的损耗也非常重要。

研究表明调控直链淀粉含量的Wx基因在影响整精米率上依旧发挥着重要的功能。整精米率也受到外部环境的影响，有研究表明在灌浆期温度升高1°C时，整精米率将下降9~14%；稻谷成熟后采收前在田间过度暴晒和淋雨，采收后出现储藏温度、湿度的骤然变化、泡水、虫蛀等情况，整精米率就会出现严重下降。此外，加工过程也是影响整精米率的重要因素，若是在脱壳打磨的过程中，机器对稻米施加了过大的力，那在这般重压之下也会出现大量的碎米。

如何成为一株更“完美”的水稻

南北稻米各有优势，为了培育出产量更高、口感更好的稻米，科学家们也在不断钻研，试图解密水稻的“基因密码”，科学家们已经解析了一系列优质的基因，包含广亲和性状的主效基因（S5等）、高产优质基因（Gn1a、Ghd、IPA1、NAL1、NOG1、Dep1等）、抗病抗虫基因（Pigm、Pi2、Pi9、Xa23、Xa7等）、耐低温基因（COLD1、bZIP73、Ctb2等）、抗倒性强基因（SCM2、SCM3）、抗病基因（Pigm、Pi2、Pi9、Xa23、Xa7等）、耐热基因（TT1、TT2、TT3、HTH5）、氮高效基因（dep1、Pstol1、NRT1.1B、OsTCP19、GRT4）、食味优质基因（Chalk5、Waxy、ALK）等。这些科学上的新发现，解决了籼稻和粳稻杂交不结实难题，实现了可精准调控胚乳中直链淀粉的含量方法，提高了水稻抗虫、抗病、耐逆能力，氮高效利用能力，最终提高了水稻产量和品质。

科技不仅提高了水稻产量，而且提升了颜值。右侧水稻是左侧水稻优良基因定向改良的结果。（图片来源：张士永提供）

在长期的水稻育种实践中，科学家们总结出理想株型的模式，包括生育前期叶片弯披、株型松散，能截取较多的光能，利于形成较大的叶面积和生物产量，中后期叶片挺直，群体光照分布合理，充分利用光能，株形要紧凑，水稻分蘖数适中，茎秆粗壮，防止倒伏等。

李家洋院士提出的水稻理想株型（图片来源：植物基因组学国家重点实验室）

结    语

当一粒小小的水稻种子走过风雨日晒的洗礼，熬过虫害的侵袭，经过机器的数次打磨，闯过层层严格的筛选，最终被制作成香喷喷的大米饭或米制品送上餐桌，它精彩的一生也就画上了圆满的句号。而在这个过程中，有农民们面朝黄土背朝天的辛勤耕作，也有无数科技工作者日日夜夜的辛勤钻研。

“五谷者，万民之命，国之重宝。”对我们这样一个有十四亿多人口的大国，手中有粮，心中不慌，任何时候都是真理。攥紧中国种子、提升耕地质量、全民爱粮惜粮，我们有信心、有底气端稳中国饭碗！

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审核 | 王台