稻米作为世界主要口粮之一，其产量的稳定性对粮食安全至关重要。伴随经济发展，稻米的主要生产目标已由高产向优质转变。在保障产量同时，提升稻米品质已经成为当前关注的热点。

近日，长江大学许锋教授团队联合中国农业科学院油料作物研究所李培武院士团队在国际知名植物学期刊Plant physiology and biochemistry（Q1，IF=6.1）连续刊载三篇研究论文，探讨了有益微量元素锌和硒互作协同调控水稻叶片光合作用，进而提升稻米品质和产量的生理机制。    

研究发现2 mg/L ZnSO₄·7H₂O显著提高了水稻叶片的净光合速率（Pn），增加了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量；锌处理提高了光合关键酶RuBisCO的活性，增强了光能吸收和电子传递效率，减少了光能损失，从而提升了叶片的光合能力。然而，锌处理对水稻产量的提升效果有限，仅在Zn2处理下略有增加，其他处理并未显著提高产量。锌处理虽然提高了叶片的光合能力和植株的总生物量，但并未显著转化为更高的产量。锌处理显著提高了稻米的加工品质，增加了糙米率、精米率和整精米率。此外，锌处理还增加了稻米蛋白质含量，降低了直链淀粉含量，改善了稻米的口感品质。值得注意的是，锌处理也增加了稻米的垩白度和垩白粒率，对稻米的外观品质产生了负面影响。

针对锌元素的优缺点，团队研究了有机态硒元素（SeMet）对水稻生长及稻米品质的影响，发现两者能够相互补充。综合研究表明，锌能够显著提升稻米的品质，但对产量的提升作用较为有限，而硒则弥补了这一不足。基于此，作者通过锌硒互作协同调控，旨在既保障产量，又提升稻米品质。研究结果表明：SeMet通过调节碳氮平衡，增加了稻米的蛋白质含量，尤其是谷蛋白和醇溶蛋白的含量。同时，SeMet通过调控淀粉代谢酶的活性，降低了直链淀粉含量，改善了稻米的口感品质。此外，SeMet还通过减少垩白度和垩白粒率，显著提升了稻米的外观品质。    

           

综合研究表明，锌能够显著提升稻米的品质，但对产量的促进作用较为有限。硒则可以弥补这一不足。基于此，作者通过锌硒互作的协同调控，旨在提高稻米的品质同时确保产量。研究发现，锌-硒互作通过调节气孔运动、增加光合色素含量、提升电子传递效率和RuBPcase活性，显著提高了水稻叶片的光合效率。此外，锌和硒的抗氧化作用降低了MDA含量，维持了光合膜的完整性，并减少了非光化学淬灭，从而进一步增强了光合作用。与此同时，锌-硒互作还通过增强蔗糖合成酶和转化酶的活性，促进了糖的合成与积累，进而提高了籽粒中的淀粉和可溶性糖含量。这一过程与光合作用的增强密切相关，光合产物的增加为糖代谢提供了充足的底物。通过优化光合作用和糖代谢，锌-硒互作有效调节了水稻的产量与品质分配。    

本研究结论：锌-硒互作显著提高了水稻的光合效率、糖代谢能力、产量和品质。Se2+Zn2和Se3+Zn2处理在提升水稻产量和品质方面表现出最佳效果。该研究为锌和硒在水稻生产中的应用提供了理论依据，展示了通过微量元素互作优化水稻生产的潜力。通过两种有益微量元素的协同作用，本研究成功调控了水稻植株的光合作用和糖代谢过程，从而实现了增产提质的目标，并全面探讨了其机制。研究成果为稻米增产提质的后续研究提供了理论支持，也为保障粮食安全及稻米产业的健康发展提供了重要保障。

本系列论文第一作者均为长江大学博士生高尚，长江大学许锋教授团队在植物富硒方面的研究提供了重要保障和指导，中国农业科学院油料作物研究所李培武院士团队参与相关指导。

原文链接：

1) https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.108049

2) https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108457

3) https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2025.109611