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氫對植物的生長有什么作用

更新時間:2022-06-03 09:02:00 點擊數(shù):0

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氫對植物的生長有什么作用


一、植物中氫的產(chǎn)生

生物體產(chǎn)生 H2 zui早發(fā)現(xiàn)在某些藻類和xi菌中,其產(chǎn)氫過程主要由氫酶(也稱氫化酶 ) 催化;除氫酶方式產(chǎn)氫外,一些xi菌的固氮酶也可以催化 H2 的合成。現(xiàn)有研究雖并未發(fā)現(xiàn)高等植物中存在氫化酶,但高等植物也能產(chǎn)氫,有研究表明,大麥、玉米和冬黑麥等在無氧或低氧條件下可以釋放 H2,且黑麥的產(chǎn)氫與微生物無關(guān)。24 h 無氧處理后,小麥、玉米、高粱、水稻、空心菜、豇豆、油菜、四季豆等作物的根均能檢測到放 H2 現(xiàn)象。另外,外界環(huán)境ci激如干旱、鹽、寒冷、重金屬等脅迫以及植物ji素也能誘導(dǎo)內(nèi)源氫氣的產(chǎn)生,但具體的產(chǎn)氫機制還不明確。


二、氫的植物學(xué)效應(yīng)

1、氫對植物生長發(fā)育的作用

種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育的重要環(huán)節(jié),也是zui脆弱的階段,易受外界環(huán)境的影響。zui早在 1964 年,Renwick 等研究表明氫氣能夠cu進黑麥種子發(fā)芽;在綠豆、水稻等植物的研究上發(fā)現(xiàn),富氫水處理也能夠不同程度地cu進其種子萌發(fā)。Xu(2013)研究發(fā)現(xiàn),用富氫水浸泡水稻種子可以huan解鹽脅迫導(dǎo)致的萌發(fā)yi制,提高在鹽脅迫下作物種子的萌發(fā)率。

富氫水還能cu進根系生長。根系作為植物直接吸收養(yǎng)分水分的qi官,其發(fā)育是否良好影響整個植株的生長發(fā)育;不定根及側(cè)根的產(chǎn)生則能you效增加根系表面積,提高根系吸收能力。有研究表明,生長素誘導(dǎo)產(chǎn)生的 H2 參與了擬南芥?zhèn)雀l(fā)育 。

在黃瓜研究上,氫處理土壤能夠明顯cu進黃瓜幼苗生長;富氫水處理也可以cu進黃瓜外植體不定根的生長發(fā)育,且不同飽和度的富氫水處理效果不一樣,其中 百分之50 和 百分之100飽和度富氫水處理效果較好。在豬籠草、萬壽菊、當(dāng)歸、玉米等植物上也有類似結(jié)果,富氫水處理能夠cu進萬壽菊和豬籠草不定根發(fā)生,顯著cu進當(dāng)歸根系的生長,提升當(dāng)歸產(chǎn)量 。

2、氫對作物逆境抗性的作用

環(huán)境因素嚴重影響植物生長發(fā)育狀況,干旱、低溫、鹽漬等bu良因素會yi制植物生長。有研究表明,擬南芥在遭遇鹽脅迫時內(nèi)源氫氣含量迅速增加,同時 ABA 也能誘導(dǎo)內(nèi)源氫氣的產(chǎn)生,氫氣可能通過與植物ji素的互作參與植株的亢氧化過程,減少因脅迫產(chǎn)生的氧化傷害;外源富氫水能夠通過減少氣孔開度,協(xié)助擬南芥抵抗干旱脅迫。

在水稻研究方面,鹽脅迫會上調(diào)水稻氫化酶ji因表達,誘導(dǎo)氫氣產(chǎn)生,提升相關(guān)亢氧化酶ji因表達,從而提高亢氧化酶huo性,減少氧化損傷;水稻在遭受凍害時也檢測到內(nèi)源氫氣含量的上升。外源富氫水處理能夠huan解鹽脅迫對種子萌發(fā)的yi制作用,主要調(diào)節(jié)水稻種子中相關(guān)酶huo性及亢氧化酶ji因的轉(zhuǎn)錄水平。在黃瓜、玉米、鳶尾等作物上也有類似研究,氫氣可能主要通過提高植株本身的亢氧化能力huan解脅迫導(dǎo)致的氧化傷害,解除相關(guān)的生長發(fā)育yi制現(xiàn)象。

3、氫對作物抵抗重金屬脅迫抗性的作用

一些金屬元素參與植物生長發(fā)育的重要過程,當(dāng)濃度過高時會造成重金屬脅迫,yi制植物生長發(fā)育,甚至?xí)?dǎo)致植株死亡。重金屬鎘 (Cd) 會yi制植物生長,富氫水處理可huan解鎘脅迫誘導(dǎo)的苜蓿幼苗根部氧化損傷,主要通過減少 Cd 誘導(dǎo)的丙二醛的積累提高其亢氧化能力,減少 ROS 引起的氧化損傷,huan解 Cd 毒害對植物根伸長的yi制和對生長的阻礙;在水稻上也有類似結(jié)果,富氫水處理可以huan解鎘毒害對水稻生長發(fā)育的yi制作用,降低水稻根部對鎘的吸收,提高亢氧化酶huo性,降低鎘的積累;通過轉(zhuǎn)錄組分析,富氫水還能夠通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)yun蛋白相關(guān)ji因,降低白菜的鎘富集 。

4、氫對植物采后保鮮貯藏的作用

隨著社會的發(fā)展,人們對生活的要求也越來越高,鮮切花ji具觀賞性,也越來越普及到家庭。切花離開了母株,衰老凋謝是必然。有研究表明,適宜濃度的富氫水預(yù)處理可以延長香石竹、小蒼蘭、百合等切花瓶插壽命。蔡敏研究表明,百分之10的富氫水顯著延長香石竹的瓶插壽命,減緩花瓣萎蔫的速度,延長香石竹的盛開期。任鵬舉研究表明,氫氣延緩切花百合的衰老,提高切花百合的瓶插壽命和品質(zhì),huan解葉綠素的fen解和細胞膜的損傷。

在獼猴桃貯存保鮮方面,外源氫氣熏蒸能夠提高獼猴桃貯藏壽命,富氫水可以降低獼猴桃的腐爛率,保持其硬度,延遲其后熟及衰老過程。保鮮原理是 H2 參與乙烯的生理生化過程,可以降低乙烯的合成;另外 H2 能調(diào)節(jié)采后獼猴桃的亢氧化防御,yi制獼猴桃的呼吸強度。

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