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作者：天際客
鏈接：https://www.zhihu.com/question/308947359/answer/581162671
來源：知乎
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植物能產(chǎn)生氫氣嗎
1947年，蘇聯(lián)植物學(xué)家博伊琴科發(fā)現(xiàn)，從藻類中分離的葉綠體能夠釋放氫氣。由于高等植物的葉片都含有葉綠體，因此人們自然會(huì)推斷，高等植物都能產(chǎn)生氫氣。直到1961年，蘇聯(lián)植物學(xué)家薩那德則才發(fā)現(xiàn)，高等植物葉片能夠釋放和利用氫氣。1964年，美國生物能源研究學(xué)者倫威克等發(fā)現(xiàn)，許多高等植物能夠釋放氫氣，而且經(jīng)過氫氣處理的冬黑麥種子，萌發(fā)速率加快。1986年，美國光生物學(xué)家麥婀玲和吉布斯在萊茵衣藻的葉綠體中分離到了具有產(chǎn)氫活性的氫化酶；據(jù)此推測，某些高等植物中也應(yīng)該存在氫化酶。1986年，西班牙微生物學(xué)家托雷斯等發(fā)現(xiàn)，大麥根能產(chǎn)生并釋放氫氣，并檢測到氫化酶活性，確認(rèn)高等植物能夠釋放氫氣。
或許，當(dāng)時(shí)人們研究生物產(chǎn)氫的目的，僅在于獲取清潔的生物能源，并沒有意識到，氫氣對植物的生物效應(yīng)，而植物產(chǎn)生的氫氣無論從產(chǎn)量還是收集方便性來看，都不如細(xì)菌和藻類。因此，高等植物產(chǎn)氫的研究長期受到冷落。
氫氣的植物學(xué)效應(yīng)
在氫氣的醫(yī)學(xué)效應(yīng)得到廣泛關(guān)注之后，氫氣的植物學(xué)效應(yīng)才開始被重新關(guān)注。
研究人員在氫氣的植物學(xué)效應(yīng)方面進(jìn)行的研究表明，氫氣對植物的生理功能具有重要調(diào)節(jié)效應(yīng)，特別是對植物抵御逆境脅迫具有重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，氫氣對綠豆、水稻以及苜蓿的種子萌發(fā)具有重要影響；氫水處理可提高水稻以及擬南芥的鹽脅迫抗性。此外，人們還發(fā)現(xiàn)氫水處理能影響植物的開花時(shí)間。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，氫水處理可以誘導(dǎo)苜蓿抗氧化酶基因以及血紅素加氧酶HO-1基因的表達(dá)并提高其酶活性，減輕由百草枯引起的氧化傷害。他們認(rèn)為，氫氣可能是一種經(jīng)由HO-1信號途徑減輕氧化傷害的氣體信號分子。他們認(rèn)為，氫水處理之所以可以提高水稻以及擬南芥的耐鹽性，可能與氫氣減輕了鹽脅迫誘發(fā)的活性氧傷害有關(guān)。此外，研究顯示，氫氣之所以能夠提高苜蓿對重金屬鎘的抗性是因?yàn)闅錃馓岣吡塑俎５目寡趸芰Α?/p>
研究人員在證實(shí)氫氣具有抗氧化作用、可以誘導(dǎo)植物中抗氧化酶基因表達(dá)的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)氫氣可以通過影響植物激素受體蛋白基因的表達(dá)達(dá)到調(diào)節(jié)植物激素的作用，同時(shí)植物激素以及脅迫因子能夠誘導(dǎo)水稻產(chǎn)生氫氣。他們從基因進(jìn)化角度推測，產(chǎn)生氫氣的蛋白可能來自于水稻的氫化酶基因，并發(fā)現(xiàn)水稻產(chǎn)氫能力和推測的水稻氫化酶基因可以受到多種脅迫因素以及植物激素的誘導(dǎo)。
上述研究提示人們，氫氣可能是一種重要的植物氣體信號分子，它可能通過參與調(diào)控植物激素信號途徑影響植物的生長發(fā)育與逆境適應(yīng)。
氫氣在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.種子萌發(fā)研究發(fā)現(xiàn)，氫氣可以促進(jìn)冬黑麥種子的萌發(fā)速率，氫水處理可以促進(jìn)苜蓿等植物種子的萌發(fā)。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)促進(jìn)氫氣在提高種子萌發(fā)率方面的應(yīng)用。
2.花期調(diào)控目前已經(jīng)觀察到玫瑰等植物在氫水處理后改變花期的現(xiàn)象。研究也發(fā)現(xiàn)，氫氣可以調(diào)控植物開花相關(guān)植物激素受體蛋白基因的表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)提示，氫水在園藝方面將有廣闊的應(yīng)用前景。
3.提高抗逆性干旱和鹽堿等逆境脅迫往往會(huì)造成農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡。研究發(fā)現(xiàn)，氫水可提高水稻、擬南芥以及苜蓿等植物對鹽堿、干旱等逆境的抵抗能力。使用氫水對農(nóng)作物進(jìn)行滴灌或噴灌，將提高農(nóng)作物的抗逆能力。
4.提高病蟲害抗性研究發(fā)現(xiàn)，氫氣可以調(diào)節(jié)許多植物激素受體蛋白基因的表達(dá)，其中就包含與抗病蟲害相關(guān)的植物激素水楊酸和茉莉酸。使用氫水澆灌、噴灌農(nóng)作物將可能提高其病蟲害抗性，代替農(nóng)藥或減少農(nóng)藥的使用，從而保護(hù)環(huán)境、提高食品安全。
5.提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)使用氫水澆灌的蔬菜、瓜果可能更加香甜可口。
6.減少化肥的使用由于氫氣可調(diào)節(jié)植物激素如生長素、細(xì)胞分裂素等的作用，氫水處理往往可以促進(jìn)植物的生長。目前已經(jīng)觀察到氫水對綠豆等植物的生長具有明顯的促進(jìn)作用。因此，將來有可能廣泛應(yīng)用氫水澆灌農(nóng)作物，促進(jìn)植物旺盛生長，從而可以減少化肥的使用。
7.農(nóng)作物產(chǎn)品保鮮由于氫氣的抗氧化特性，使用氫氣或氫氣與其他氣體的混合氣體可能將有助于農(nóng)作物產(chǎn)品的保鮮。由于氫氣安全，無毒、無殘留，與其他化學(xué)保鮮劑相比，具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。
另外又找了下發(fā)現(xiàn)2017年中國首屆氫農(nóng)業(yè)應(yīng)用專家學(xué)術(shù)論壇就在上海召開了，但目前好像也沒再看到有什么相關(guān)大新聞了。
對“氫農(nóng)業(yè)時(shí)代”，我個(gè)人持觀望態(tài)度，因?yàn)閷@個(gè)確實(shí)了解不多，不好妄下結(jié)論，就我目前的知識水平來看，氫對植物的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步研究，其次，如果要在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模運(yùn)用氫技術(shù)，其使用方法和經(jīng)濟(jì)價(jià)值也都有待探討，大規(guī)模有效的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該還是有很長的路要走。短期看來應(yīng)該是沒有多大實(shí)際意義的，但如果有人以此為噱頭，搞個(gè)先關(guān)的農(nóng)藥或肥料，大肆吹捧一波，可能也能蹭蹭熱度。
作者：天際客
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