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氢气对我国重要蔬菜生长发育和抗逆性影响的研究

已有 1845 次阅读 2013-12-11 09:55 |系统分类:科研笔记

氢气对我国重要蔬菜生长发育和抗逆性影响的研究

山东省农业科学院蔬菜花卉研究所  李利斌,E-mail: libin224@126.com.

通过学习科学网孙学军老师的博文,对氢气的生物学效应有了一定的了解。由于本人是搞蔬菜研究的,所以自然而然就想到了氢气能否在蔬菜生产上利用,下一步该如何进行研究。这是本研究设想的缘起。

近年来国内外大量研究表明氢气可以通过选择性地清除体内羟自由基和过氧亚硝基阴离子,发挥对抗氧化损伤的作用,从而起到治疗疾病的效果。不仅如此,最近国内学者研究发现氢气对植物的生理功能具有重要调节效应,特别是对植物抵御逆境胁迫具有重要的作用。研究发现,氢气对绿豆、水稻以及苜蓿的种子萌发具有重要影响;同时发现,氢气水处理可提高水稻以及拟南芥的盐胁迫抗性。此外,还发现氢气水处理还能影响植物开花时间。南京农业大学的研究人员发现,氢气水处理可以诱导苜蓿抗氧化酶基因以及血红素加氧酶1基因的表达并提高其酶活性,减轻由百草枯引起的氧化伤害。他们认为,氢气可能是一种经由血红素加氧酶1信号途径减轻氧化伤害的气体信号分子。他们还发现,氢气水处理可以提高水稻以及拟南芥的耐盐性,而这种耐盐性的提高可能与氢气减轻了盐胁迫诱发的活性氧伤害有关。此外,他们发现,氢气能够提高苜蓿重金属镉的抗性是因为氢气提高了苜蓿的抗氧化能力,而且减少了苜蓿中镉的积累。中国科学院华南植物园与上海第二军医大学的研究人员在证实氢气具有抗氧化作用,可以诱导植物中的抗氧化酶基因的表达的同时,发现氢气可以通过影响植物激素受体蛋白基因的表达而调节植物激素的作用,同时植物激素以及胁迫因子能够诱导水稻产生氢气。上述研究暗示,氢气可能是一种重要的植物气体信号分子,它可能通过参与调控植物激素信号途径影响植物的生长发育与逆境适应。

目前,我国蔬菜主产区都存在由于化肥农药的不当投入和连年栽培造成的土壤盐渍化、地下水污染、病虫害发生严重、连坐障碍和农药残留等问题。这严重影响蔬菜产业的可持续发展。如果能充分发挥氢气的生物学效应用于蔬菜生产,促进蔬菜生长发育,提高其抗逆抗病虫能力,不仅可以减少化肥农药的使用,减少环境污染,保障食品安全,而且对于蔬菜产业提质增效具有重要意义。因此,运用生理生化结合分子生物学方法,全面深入探讨氢气对我国主要蔬菜作物生长发育和抗逆的生理效应及其作用机理,可为氢气在蔬菜生产中的应用奠定坚实理论基础;大规模开展蔬菜氢气效应田间试验,搞清楚氢气及氢气水在不同蔬菜作物上的施用量、施用次数、时间和使用方法,可为氢气在我国蔬菜生产中的大规模应用积累基础数据,奠定技术基础。目前,世界上上述研究刚刚起步,国内研究处于领先水平。为生产计,有关植物(包括粮食作物和蔬菜、果树等)氢气生物学效应的研究今后需要大力加强,继续保持领先地位。

参考文献

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Zeng J, Zhang M, Sun X. Molecular Hydrogen Is Involved in Phytohormone Signaling and Stress Responses in Plants[J]. PloS one, 2013, 8(8): e71038.

 

 



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