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氫水種植水稻有什么影響

更新時(shí)間:2022-05-14 09:21:00 點(diǎn)擊數(shù):0

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L關(guān)注水污染,關(guān)注水健康,關(guān)注健康生活。本文摘自網(wǎng)絡(luò)


南京農(nóng)業(yè)大學(xué)沈教 授團(tuán)隊(duì)在氫氣植物學(xué)效應(yīng)方面占據(jù)超過半壁江山,更為可貴的是,他們不僅致力于氫氣對(duì)植物各種表型如抗逆,側(cè)根生長(zhǎng)等的作用,而且將這種研究寫在大地上。大田效應(yīng)研究類似醫(yī)學(xué)人體臨床效應(yīng),從證據(jù)層次上,是更加確定的效應(yīng)。尤其是對(duì)農(nóng)作物來說,對(duì)主糧主要蔬菜,是涉及民生,涉及社會(huì)國(guó)家安 全的重大問題。那么氫氣對(duì)大米這種國(guó)人主糧產(chǎn)量和品質(zhì)是否具有作用,能否減少農(nóng)藥化肥使用量,能否提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效應(yīng)。這些問題都值得研究和探索的。zui近該團(tuán)隊(duì)對(duì)大田大米的生產(chǎn)進(jìn)行了全 面研究,通過各種指標(biāo)的檢測(cè)發(fā)現(xiàn),氫水種植大米,不僅能顯著增加產(chǎn)量,還能改 善大米的品質(zhì)。我有幸品嘗到他們贈(zèng)送的大米樣品,口感也是一 流的。據(jù)說專 業(yè)人士也有這樣的評(píng)價(jià)。另外氫氣大米鎘含量下降,也是值得關(guān)注的問題,因?yàn)榇竺祖k容易超標(biāo),許多土地受到工業(yè)和城市化影響,鎘含量比較高,這是嚴(yán)重威脅大米為主糧人群健康的問題。看起來,用氫水澆灌種植大米,可能會(huì)成為將來農(nóng)業(yè)新技術(shù)的重要方向。


如何利用環(huán)境友好技術(shù)提高稻田面積和糧食品質(zhì)是科學(xué)界面臨的挑戰(zhàn)。結(jié)果表明,與溝灌相比,以氫納 米氣泡水形式施用氫分子能顯著提高糙米/粗米和白米的長(zhǎng)度、寬度、厚度和千粒重。上述結(jié)果與高產(chǎn)相關(guān)的代表性基 因的轉(zhuǎn)錄譜匹配良好,包括細(xì)胞增殖的異源三聚體G蛋白β亞基基 因(RGB1)、粒寬的粒大小5 (GS5)、粒長(zhǎng)和粒寬的小粒1 (SMG1)、粒寬和粒重為粒重8 (GW8),粒長(zhǎng)為粒大小負(fù)相關(guān)基 因GS3 (GS3)的下調(diào)。同時(shí),雖然氫水沒有改變白米的總淀粉含量,但直鏈淀粉含量下降了百分之31.6,這與直鏈淀粉代謝基 因轉(zhuǎn)錄本的變化是平行的。特別是白米鎘積累量顯著降低,達(dá)到對(duì)照組的百分之52。這一現(xiàn)象與鎘進(jìn)入植株的轉(zhuǎn)運(yùn)基 因的差異表達(dá)有關(guān),包括下調(diào)的自然抗性相關(guān)巨噬細(xì)胞蛋白(Nramp5)、重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶(HMA2和HMA3)和鐵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(IRT1),以及鎘在籽粒中積累的減少。包括下調(diào)的鎘。本研究表明,應(yīng)用氫分子可作為提高水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的有 效途徑。


大米通常是由糙米加工成精米,這是zui常消費(fèi)的大米形式,超過30億人將大米作為他們的主要食物,特別是在亞洲、南美和非洲國(guó)家。大米富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素、生物活 性化合物和有 機(jī)酸,對(duì)人體健康有益。然而,與其他主要谷類作物相比,水稻通常對(duì)鎘(Cd)的吸收更多,這是一種由土壤污染和酸化引起的毒性很強(qiáng)的重金屬。這可能導(dǎo)致稻米中鎘的累積量超過zui大允許值。直鏈淀粉含量是決定稻米食味品質(zhì)的關(guān)鍵因素。因此,避免白米中鎘的過量積累,提高大田品質(zhì)和籽粒品質(zhì),特別是選育或生產(chǎn)低直鏈淀粉含量的水稻,不僅是水稻生產(chǎn)過程中需要考慮的重要問題,也是科學(xué)界面臨的挑戰(zhàn)。


水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的改良通常采用分子遺傳選擇與雜交相結(jié)合的方法,這主要依賴于各種水稻種質(zhì)資源。改良種質(zhì)通常與化肥和農(nóng)藥的施用相結(jié)合。在過去的25年里,重組基 因方法的使用已經(jīng)被學(xué)術(shù)上證實(shí)是更高 效和可靠的,但該技術(shù)需要相對(duì)困難的批準(zhǔn)協(xié)議,并面臨著消費(fèi)者的不情愿。在田間使用過量的農(nóng)藥和化肥是另一個(gè)問題,因?yàn)檫@些很容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。


氫分子廣泛應(yīng)用于清潔能源領(lǐng)域。雖然氫氣()通常被認(rèn)為是一種生物惰性氣體,但以往的研究發(fā)現(xiàn),這種氣體可以作為藥 物的治 療性抗 氧化劑。在動(dòng)物模型和基礎(chǔ)臨床研究中,科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到分子氫具有抗 炎、抗 氧化、抗凋亡的作用。近十年來,人們發(fā)現(xiàn)了在植物中的生理功能,包括增強(qiáng)植物對(duì)非生物脅迫的耐受性,促 進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。在上述情況下,可能與包括一氧化氮和硫化氫在內(nèi)的其他下游氣體傳遞素結(jié)合,并調(diào)節(jié)一些植物激 素。在采后貯藏期方面,前期研究結(jié)果也表明,在富氫水、熏蒸、或氫氧化鎂(一種釋放材料)單獨(dú)應(yīng)用。由于在營(yíng)養(yǎng) 生長(zhǎng)期和收獲后具有多種功能,因此可以推斷,氫分子在生殖生長(zhǎng)和種子發(fā)育階段可能具有顯著的影響,而生殖生長(zhǎng)和種子發(fā)育階段對(duì)作物特別是水稻的生產(chǎn)非常重要。


富氫水(HRW)或鹽水是一種典型的氫分子形式,由于其在實(shí)驗(yàn)室中的可行性和安 全性,被廣泛應(yīng)用于植物和醫(yī)藥領(lǐng)域。的低溶解度和短停留時(shí)間限制了其在實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用,特別是在稻田中,但以往的研究結(jié)果表明,納 米氣泡技術(shù)可以應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖和環(huán)境,因?yàn)檫@種方法可以提高水中目標(biāo)氣體的含量,延長(zhǎng)氣體在液體中的滯留時(shí)間,提高目標(biāo)氣體的利用效率。zui近的一項(xiàng)研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),氫納 米氣泡水(HNW)可以減輕銅在大型水蚤中的毒性,因?yàn)樗梢栽黾釉谒械娜芙舛群屯A魰r(shí)間,從而有 效地提高抗 氧化能力。鑒于上述原因,我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件下采用了氫納 米氣泡水。


以溝渠水處理為對(duì)照,研究氫納 米氣泡水對(duì)水稻大田品質(zhì)和籽粒品質(zhì)的影響及其機(jī)理。相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)一步支持了高值水稻在大田性狀、品質(zhì)性狀和品質(zhì)等方面均有顯 著改 善的觀點(diǎn)。重要的是,白米直鏈淀粉含量和鎘積累顯著降低。從分子標(biāo)記基 因的轉(zhuǎn)錄譜初步評(píng)價(jià)了相關(guān)的分子機(jī)制。

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