当小白菜遇到镉,氢气来摆平!

氢气在植物中的生理功能研究已经证明氢气对不同环境胁迫(百草枯、重金属、盐、紫外线等)下的植物损伤具有保护作用。氢气主要通过提高植物自身的抗氧化能力来提高对胁迫的抗性。谷胱甘肽(GSH)作为一种重要的抗氧化和金属离子螯合物,是非酶抗氧化系统的重要成分,谷胱甘肽可以通过GSH-AsA循环影响抗坏血酸的合成,又可以作为底物影响金属螯合肽(PCs)的含量和GST、GPX等抗氧化酶活性。

论文通讯作者,南京农业大学生命科学学院植物生物学系崔瑾教授认为,研究氢气对植物谷胱甘肽合成和代谢的影响,有利于我们进一步探明氢气是如何提高植物对重金属抗性的深层次原因。崔瑾教授主要研究领域是芽苗菜的种植,疾病防治和芽苗菜营养质量控制等。最近几年开展氢气植物效应研究,取得了一系列成绩。

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医学临床试验证明氢气是一种重要的抗氧化物质和信号分子,但H2在植物中潜在的生理功能尚不清楚。本试验研究了富氢水(HRW)在小白菜抗镉中的生理作用。结果表明:

①富氢水处理可以显著缓解镉对小白菜生长的抑制和氧化胁迫,且50μM的CdCl2(氯化镉)和50%饱和浓度的富氢水均能诱导小白菜幼苗内源氢气含量的提高。

②镉胁迫后的小白菜幼苗,用富氢水后处理与用GSH后处理均能显著缓解镉对根伸长的抑制,降低脂质过氧化水平,外源添加BSO(GSH合成抑制剂)抑制了富氢水对镉毒害的缓解作用。

③富氢水处理可以显著提高小白菜幼苗的GSH水平,而GSH水平的提高可能与氢气促进了GR、GS基因的表达有关。

④富氢水处理下,小白菜幼苗AsA含量显著增加,GPX, GST酶活显著提高,表明富氢水参与了GSH-AsA循环和GSH代谢调节。

上述研究结果表明,小白菜在镉胁迫后可能诱导了氢气的产生,氢气的产生促进了GSH的代谢和平衡,进而缓解镉对小白菜的毒害作用

最新研究论文发表于Plos One。

点评:氢气生物学效应在最近八年逐渐成为生物医学领域的热点,主要是因为氢气作为一种选择性抗氧化,在许多重要疾病中具有潜在的应用前景。在农业方面,由于氢气可能作为调节促进植物生长,提高植物抗病能力,水果蔬菜保鲜,土壤品质改良等方面的应用潜力,也开始受到农业科学家的重视。在氢气植物生长调节效应方面,南京农业大学走在国际前列,尤其是以崔瑾和沈文飚教授为代表的团队,在国际上独树一帜。

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