大米變難吃了，而且還會越來越難吃，科學家已經證明了這一點

轉載自《環球科學》

撰文 | 黃雨佳

審校 | 二七

圖片來源：unsplash

到2100年，大米品質或將再降5%。

撰文 | 黃雨佳

審校 | 二七

對許多人來說，米飯是餐桌上的“必備主角”。一碗熱氣騰騰、香氣撲鼻的大米飯，不僅是我們碳水化合物的重要來源，更是各種菜肴的最佳搭檔。作為全球最重要的糧食作物之一，水稻養育了全球近45%的人口（超過35億人）。而在世界上最大的大米生產、消費和進口國——中國，大米的品質不僅影響著我們的日常飲食，也直接關系到糧食安全。

然而，陜西師范大學的一項最新研究給我們敲響了警鐘。這篇發表于《地球物理研究快報》（Geophysical Research Letters）的論文指出，在過去幾十年間，我國的大米品質正在悄然下降。

品質下降

大米的品質可以通過多種標準來衡量，各國的評判標準也不盡相同。在我國，根據優質稻谷相關國家標準（GB/T 17891-2017），整精米率、堊白度和食味品質是稻谷分級的重要指標，直鏈淀粉含量為限制指標，即不同品質的稻谷均需達到一定含量。而在同樣廣泛種植水稻的日本，大米品質則通過糙米的厚度和粉質度來評判。

所謂整精米，是指稻谷去殼后，經過加工碾磨后，達到完整米粒平均長度四分之三及以上的米粒。堊白則是指米粒胚乳中粉質、白色的不透明部分。這種現象之所以發生，是由于大米在生長過程中因某些原因出現了淀粉積累不足和結構松散。一方面，堊白會影響米粒的外觀，讓消費者在購買時有所顧慮，進而影響大米的價格；另一方面，它也反映了大米中的淀粉含量變化，會直接影響大米的烹飪特性和口感。

在最近發表的這篇論文中，研究人員分析了1985-2020年間中國水稻研究所記錄的稻谷品質數據，以及1979-2018年間日本農林水產省所記錄的一級品質大米率數據，揭示了兩國過去幾十年的水稻品質變化趨勢。

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研究結果顯示，從1985年到2020年，我國大米品質呈持續下降趨勢。優質大米率每十年平均下降1.45%。其中，2004年的優質大米率最低，僅為58.88%。相比之下，日本的大米品質年際間波動較大，并未表現出長期下降趨勢。不過，日本大米在1996年至2010年間也經歷了明顯的品質下滑，平均下降幅度達每十年7.6%。

過去幾十年間我國（圖a和圖c）和日本（圖b和圖d）的大米品質變化（圖片來源：原論文）

背后的因素

研究人員對我國和日本的大米品質下降背后的原因充滿了好奇。他們詳細分析了兩國1979-2020年間的小時級氣象數據，重點關注夜間溫度、日間溫度、日降水量、太陽輻射、云量、日間蒸氣壓虧缺（可反映空氣濕度）以及二氧化碳濃度等可能影響大米品質的氣象因素。

分析結果顯示，對我國優質大米率影響最大的因素是夜間溫度：夜間溫度越高，大米的品質就越差，反之則越高。特別是，當我國大米產區的夜間溫度超過了18°C時，優質大米率會隨溫度升高而明顯下降。日本的溫度閾值甚至更低，僅為12°C。隨著氣候變化加劇，我國水稻生長季節高溫事件頻發，這已經直接影響了大米的品質。

這也是研究人員第一次在如此大規模的研究中，證實了氣候變化對大米品質的直接影響。此前的研究通常集中于氣候變化對大米產量的影響。例如，一篇2023年發表于《整體環境科學》（Science of The Total Environment）的論文指出，從25°C到30°C，夜間溫度每升高1°C，大米的產量就會減少1%，同時其中直鏈淀粉和蛋白質的含量也顯著降低。而隨著日間溫度的上升，堊白度幾乎呈線性增加：在超過25°C的環境中，溫度每升高1°C，大米的堊白度就會增加6%。

高溫之所以會影響大米的產量和質量，是因為高溫會影響水稻的光合作用和淀粉積累過程。溫度升高會抑制光合作用效率，減少籽粒中的淀粉積累。此外，高溫還降低了大米中的直鏈淀粉含量，增加淀粉粒的平均粒徑，使大米變得更脆弱，容易在加工和碾磨過程中受損。與此同時，大米中的蛋白質和脂肪酸等營養成分也會發生變化，大米的黏度和糊化溫度也會提升，影響大米的營養價值和口感。

未來會怎樣

隨著氣候變化的影響逐漸顯現，極端高溫事件的頻率也在不斷增加。研究表明，氣候變化對夜間溫度的影響遠遠大于對日間溫度的影響——夜間平均溫度的升幅甚至是日間升幅的3倍。這意味著，大米品質的持續下降可能是我們不得不面對的嚴峻現實。

研究人員評估了未來幾十年大米品質進一步下降的可能性。結果令人擔憂：無論是采取減排措施，還是維持中等或高排放路徑，我國大米的品質在未來幾十年內幾乎注定會大幅下降：在減排情景下，從2020年到2100年，我國和日本的大米品質預計將分別下降1.5%和0.5%；在中高排放情景下，下降幅度則更加顯著，尤其是2050年后，我國大米品質的下降速度將明顯超過日本，到2100年的降幅可能將超過5%。

到2100年前，我國和日本的大米品質趨勢預測（圖片來源：原論文）

研究結果同時顯示，我國不同地區的大米品質下降趨勢可能存在差異，南方大米品質受氣候變化影響將更為嚴重。這或許與我國南北方水稻種植系統不同有關：北方地區普遍種植單季稻，而南方許多地區則種植雙季稻（早稻和晚稻）。由于早稻的生長季節較短且夜間溫度更高，因此南方大米可能面臨更大的品質下降風險。

面對氣候變化對大米產量和品質的威脅，我們真的無能為力了嗎？為應對氣候危機，科學家正致力于培育更耐熱、抗逆性更強的水稻品種。例如，在一篇2023年發表于《植物雜志》（The Plant Journal）的論文中，研究人員就嘗試利用CRISPR/Cas9基因編輯技術，來解決溫度升高導致的大米粉質化、堊白化問題。

研究團隊將目標鎖定在了一個與大米粉質化相關的關鍵基因——液泡質子轉位焦磷酸酶（V-PPase）。他們通過基因編輯技術修改了該基因的啟動子區域，以降低其表達水平。結果，改良后的大米堊白度降低了7～15倍，淀粉顆粒排列更緊密，谷粒重量增加，整體品質顯著提升，甚至在夜間溫度升高的條件下仍能保持良好表現。

不過，培育耐熱水稻只是解決方案之一。大米的品質和產量還受到稻谷品種、種植環境、管理方式等多種因素的影響。為了保護糧食安全，我們不僅需要科學技術的創新，還必須采取行動，持續推進節能減排，減緩氣候變化的腳步，盡可能減少極端天氣的發生。

參考鏈接：

本文來自“環球科學”。