文献分享丨长江大学与中国农业科学院团队共同揭示施用有机硒改善杂交水稻的光合特性、产量和品质的机制

对于XLY（Xinliangyou-223），SeMet处理提高了不同阶段植物叶片的净光合速率（Pn）（图1A）；其中，Se2（5mg/L SeMet）处理的改善效果最为显著。与对照组（CKs）相比，从分蘖期（TS）到完全成熟期（FMS），Se2处理的Pn分别提高了21.25%、12.24%、19.31%、10.91%、9.65%和12.98%。与XLY相似，经Se2处理的QY（Quanyouefengsimiao）叶片的Pn与CKs相比分别提高了18.43%、12.86%、15.30%、12.87%、7.62%和35.65%（图1B）。

然后，我们分析了两个水稻品种各生长阶段气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和气孔极限（Ls）和Pn之间的相关性（图2）。显然，从分蘖期（TS）到抽穗期（HS），两个品种的Pn与Gs和Tr呈正相关。同时，它与Ls呈负相关。但从乳熟期（MRS）开始，趋势发生了变化。在MRS中，XLY的Pn与Gs和Tr呈正相关，与Ls呈负相关。而QY的Pn则显示出相反的趋势。在蜡熟期（WRS）期间，XLY和QY的Pn与Gs和Tr呈负相关，与Ls呈正相关。然而，在FMS期间，XLY的Pn与Gs、Tr和Ls呈负相关。QY的Pn与Tr呈正相关，与Gs和Ls呈负相关。上述结果表明，这两个品种从TS到HS的Pn增加是由叶片气孔引起的。在MRS期间，XLY的Pn提高是由于叶片气孔，而QY则是由于非气孔因素。在WRS期间，两个品种的Pn均由非气孔因素引起。然而，在FMS期间，两个品种的Pn因子的增加是混乱的，这可能是由叶片老化引起的。

此外，我们还测定了光合色素含量（图3A）和叶绿素荧光参数。如图3A所示，SeMet处理可提高各阶段叶片的光合色素含量，无论是XLY还是QY。此外，Se2处理的改善效果最为显著。就XLY而言，从TS到FMS，Se2处理的叶片光合色素叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）和类胡萝卜素（Car）含量与CK相比分别提高了8.71%、4.35%和2.73%；9.47%、10.96%和2.26%；6.59%、5.68%和1.54%；12.93%、9.46%和1.08%；27.27%、14.63%和14.11%；48.68%、30.00%和4.49%。至于QY，与CKs相比，Se2处理下Chla、Chlb和Car的含量分别增加了1.96%、13.69%和5.14%；1.09%、18.18%和2.54%；24.39%、14.29%和3.52%；2.71%、14.29%和2.41%；14.86%、23.30%和0.81%；14.06%、24.0%和1.21%。同时，对于Chla/b比值（图3b），SeMet处理可以降低两个品种在所有阶段的Chla/b比值。

然后，我们还测定了叶片中RuBP酶的活性和丙二醛（MDA）的含量。如图3C所示，叶片中的RuBP酶活性明显受到SeMet处理的改善，其中Se2处理的改善最为显著。从TS到FMS，与CKs相比，对于XLY，Se2处理的RuBP酶活性分别提高了15.59%、17821.19%、13.28%、11.02%、22.86%和31.34%。QY的数值分别提高了14.84%、12.59%、16.55%、17.32%、18.10和33.33%。SeMet处理也能降低两个品种叶片中的MDA含量。与CK相比，经Se2处理的XLY叶片中MDA的含量从TS到FMS分别降低了32.09%、37.17%、27.06%、21.69%、12.32%和12.73%。QY值分别降低了19.27%、17.84%、14.82%、13.43%、12.27%和24.69%（图3D）。

图1.(A-B)SeMet处理对XLY和QY不同生长阶段叶片的影响。注：数值为每个处理10个重复的平均值±标准偏差（SD）。不同小字母表示在P≤0.05时差异显著。TS：分蘖期；JS：拔节期；HS：抽穗期；MRS：乳熟期；WRS：蜡熟期；FMS：完全成熟期。XLY：Xinliangyou-223，QY：Quanyouefengsimiao，以下同。

我们还测定了不同浓度的SeMet处理对两个稻米品种加工品质的影响，包括糙米率（BRR）、精米率（MRR）和整精米率（HRR）。如图4A所示，SeMet处理能显著改善XLY和QY的BRR，其中Se2处理的改善效果最明显，比CK分别高出17.0%和13.4%。MRR和HRR分别与BRR呈相同趋势。在Se2处理下，XLY和QY的MRR分别增加了7.8%和11.7%，HRR分别增加了12.3%和11.6%。这些结果表明，SeMet处理能显著改善大米的加工品质，尤其是Se2处理。

如图4B所示，SeMet对稻米的外观品质也有积极影响。Se2处理可降低两个水稻品种的垩白度（CD）和垩白粒率（CGR）。就XLY而言，与CK相比，CD和CGR分别降低了22.8%和14.4%。同时，与CK相比，QY的CD和CGR值分别降低了20.4%和25.8%。

此外，测定了经SeMet处理的大米中直链淀粉和蛋白质的含量及组成。从图4C中可以明显看出，SeMet显著降低了水稻的直链淀粉含量，而Se2处理对两个水稻品种的直链淀粉含量降低最为显著。与CK处理相比，XLY减少了29.2%，QY减少了32.8%。

在水稻蛋白质含量和成分方面，不同的水稻品种对外源SeMet表现出不同的趋势。对于XLY，SeMet增加了水稻的蛋白质含量，与CK比较，Se2处理下蛋白质含量增加了19.9%。对于QY，Se1(2.5mg/L SeMet)-Se3(7.5mg/L SeMet)处理增加了水稻的蛋白质含量，Se2处理比CK增加了12.8%，而Se4(10mg/L SeMet)处理则减少了2.3%。此外，我们还发现SeMet处理可提高两个水稻品种中谷蛋白和醇溶蛋白的含量，同时显著降低球蛋白的含量。至于白蛋白，我们发现SeMet处理对水稻有低促进、高抑制的趋势（图4D）。

图4.(A)SeMet处理对大米加工质量的影响。(B)SeMet处理对大米外观质量的影响。(B)SeMet处理对大米中直链淀粉含量的影响。(D)SeMet处理对大米蛋白质含量和组分的影响。