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科技日报讯 （记者金凤）挖掘水稻新的抽穗期基因并解析其作用机制，对培育高产、优质、广适的水稻品种具有重要意义。记者7月21日获悉，中国工程院院士万建民团队通过克隆一个在长日照条件下特异性调控水稻抽穗的基因，发现该基因可以调控水稻生物钟核心基因OsCCA1的mRNA剪接，影响水稻抽穗期。相关研究成果日前发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。
“在一定范围内，水稻接收的光照时间越短，抽穗越快，水稻越早熟。”论文的共同通讯作者、南京农业大学教授周时荣介绍，水稻的抽穗受光信号与内源生物钟系统的复杂调控。然而，关于光信号整合至水稻生物钟网络的机制仍迷雾重重。
研究团队克隆了一个在长日照条件下特异性调控水稻抽穗的基因ELD1。该基因功能完全缺失会导致水稻胚胎死亡，但当特定氨基酸发生突变时，不仅能够显著促进水稻抽穗，而且不会出现明显的农艺性状缺陷。
周时荣介绍，在全基因组范围内，ELD1能够调控上千个基因的可变剪接，尤其是在生物钟核心基因OsCCA1上，会介导多个位点的剪接事件。
“水稻和人类一样，都有生物钟。不同的生物钟节律会影响水稻抽穗。ELD1主要通过OsCCA1-Hd1通路影响水稻抽穗期。”周时荣说，团队进一步研究发现，光信号通过光敏色素phyB调控ELD1，再影响OsCCA1，从而调控水稻的抽穗期。
周时荣介绍，上述研究不仅揭示了光信号调控水稻抽穗期的全新机制，还在分子育种上取得了突破。研究团队利用碱基编辑技术，对ELD1关键氨基酸进行定点突变，为宁粳7号、宁粳4号等优良品种培育出早抽穗新种质开辟了新路径。
“本研究为解决籼粳杂交F1代超亲迟熟问题提供了重要的基因资源和理论支撑，对培育广适性的水稻新品种具有重要意义。”周时荣说。
科学家们说，这一现象其实是视觉、情感与动作控制系统之间的即時对话。在最近的工作中，研究团队把這段画面切分成若干帧，使用高速摄像和面部肌电图（EMG）来记录肌肉的微小动作。结果显示，眼球的微小摆动、眉梢的细微抬起、颌肌的紧张程度在毫秒级别同步发生。
与此脑电图（EEG）和近红外光谱（fNIRS）监测的大脑区域活动也在同样的时间尺度里出现协调的反应。這并不是在证明某种神话，而是在揭示一个更基本的现实：当情绪、记忆与动作计划相互撞击時，大脑會启动一系列预测性信号来协调肉体的反应。铁球在手中的沉重感、牙齿对咬合的节律，以及眼睛对场景变化的敏感度，共同构成一个关于感知-行动循环的案例。
为了让公众更好理解，研究团队还加入了观众参与的解码环节：当你看到西施流泪、翻眼和咬铁球的组合时，你的心率会略有变化，你对场景的情绪评价也会改变。科学不只是冷冰冰的数据，而是把抽象的脑部过程变成可感知的日常體验。这个过程也引發了一个设计层面的思考：在教学和治疗场景中，如何用具有故事性的视觉刺激来提升专注力、减轻焦虑、或者帮助語言学習？這涉及到神经可塑性、情绪调控和动作协调的综合训练。
对一些读者而言，这样的故事像一本跨学科的科普小说，既保留了东方美学的意象，又引入了现代科学的解释框架。像是把一段传说拆解成可重复、可观察、可教育的片段。正因如此，这个话题在学术圈和教育领域都產生了影响力——它提醒我们，科学并非远离日常，而是通过日常的感知體验与故事叙述，变得可親可及。
如果你愿意更深入地了解背后的机制，接下来在第二部分，我们将从神经科学的角度逐步解码这组画面，看看哪些脑区在起作用，哪些心理过程在被激活，以及这对未来的教育、健康科技和人機互动可能意味着什么。
具體而言，视觉信息被分解成可能的情境标签，情绪线索被映射到心率变异和皮肤電导等生理指标，肌肉的微动作则通过EMG转化为定量曲线。这些数据再输入到一个仿生神经网络，类似于人脑在快速预测中所使用的前额叶-基底节-小脑的协同回路。模型的目标，是在给定场景下预测受试者的下一步动作—比如对铁球的松紧、对表情的调整、甚至是呼吸的节律变化。
越来越多的研究强调预测编码的作用：脑部不只是被动接收刺激，而是在不断猜测，逐步修正自己的“内在模型”。当故事中的铁球变得更真实，身体反应也会更强烈；当情绪线索模糊，预测就会变得不稳定，动作也随之拖延。这一现象为教育科技提供了新的思路：通过可控的情景刺激，训练者可以在不造成压力的情况下，提升注意力、记忆检索和语言表达能力。
在健康领域，类似的多模态解码也為早期诊断提供了可能。比如对青少年焦虑与口腔压力相关的研究，或是对慢性疼痛反应的个体差异分析。通过对面部表情、眼动、脑波和肌肉信号的并行监测，医生和教育者可以获得一个更完整的生理-心理状态画像。为了讓普通读者也能感受到这门科学的温度，很多科普平台将復杂的数据可视化转化为情景化的故事模块：你在屏幕上看到某个传说人物的表情变化，背后其实是一个网格般的信号网络在运作。
这样的呈现方式不是在炫技，而是在帮助我们理解自己：我们如何感知、如何行动、以及如何用科学的語言去描述这些看似神秘的现象。一些前沿的教育产品和应用正试图把这类研究转化為实用工具。比如基于虚拟现实的情绪调控练習、脑-機接口的互动式学习环境、以及可穿戴设备辅助的日常运动协调训练。
这些方向也提醒我们：科普不仅是知识的传播，更是技能的普及和创造力的激發。如果你对背后的科学还有更多好奇，欢迎继续关注我们即将推出的科普课程与互动体验。我们把复杂的脑科学以故事的形式呈现，同时提供可操作的练习和家庭友好的实验。让理性和美感同行，让故事成为理解科学的一扇门。
图片来源：人民日报记者 魏京生
摄
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