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論文作者來自：新疆生產建設兵團綠洲生態(tài)農業(yè)重點實驗室，石河子大學農學院

大麥(Hordeum vulgar L.)是世界上第四大谷類作物，被廣泛種植。大麥富含淀粉、蛋白質、膳食纖維和植物化學物質，具有多種用途，可以作為啤酒工業(yè)的原材料、動物的飼料和人類的食物。

 

不同種類的非生物脅迫可以改變不同植物的生理、生化、基因表達模式和蛋白質組譜，最終會極大地影響生長速度和產量。干旱脅迫也是最重要的非生物因素之一，對植物的生長和發(fā)育有不利影響。不同作物和生長階段的干旱造成的破壞程度不同。對于大多數植物來說，種子萌發(fā)和幼苗建立是受干旱影響最大的關鍵過程，干旱會嚴重制約植物生產力和作物產量。由于大麥具有廣泛的適應性和對非生物脅迫的相對耐受性，因此往往生長在貧瘠土壤地區(qū)。然而，栽培大麥的種子萌發(fā)和幼苗建立對干旱非常敏感。因此，采用能有效緩解干旱脅迫對大麥種子萌發(fā)和成苗過程的不利影響的播前處理措施，對提高耐旱性、提高產量具有重要意義。

 

氫氣是自然界中最簡單的內源性氣體分子，在2007年氫氣被證實是一種治療性抗氧化劑之前，一直被認為是一種非功能性惰性氣體。在過去的十年中，氫氣也被證明在植物中具有多種生物學功能，尤其是調節(jié)植物對脅迫的反應?，F有證據表明，富氫水浸泡種子是調節(jié)多種生理生化代謝途徑以緩解非生物脅迫的有效途徑。2013年，Zeng等人率先提出氫氣可能以氣態(tài)植物激素(如乙烯或一氧化氮)的形式參與高等植物對非生物脅迫的響應。同年，Xu et al.(2013)證實氫水浸泡種子可以通過激活淀粉酶活性，降低鹽脅迫的抑制作用，提高高鹽條件下的發(fā)芽率。隨后，Wang 發(fā)現氫水預處理24 h后，b誘導的根生長抑制通過上調抗氧化酶和水通道蛋白活性途徑得到緩解。其他研究發(fā)現，外源氫氣通過重建植物激素(如GA/ABA)的平衡改善了鋁脅迫種子的萌發(fā)質量。

 

盡管多次提到，但研究主要集中在調查作物的單個組織，而不是多個組織。此外，目前外源氫氣在大麥干旱脅迫中的作用尚不清楚。因此，本研究分別采集不同的大麥組織，從種子、根系和地上部三個角度探討氫水浸種對大麥耐旱性的影響。本研究旨在篩選氫水對種子浸泡的有效濃度，并根據種子浸泡后的形態(tài)和生理變化闡明其抗旱性機制，結合相關分析和主成分分析，進一步制定緩解干旱脅迫的措施。

氫(氫氣)是一種內源氣體分子，在植物發(fā)育和脅迫響應中起著重要作用。研究了干旱條件下富氫水預處理對大麥發(fā)芽率、生長指標、糖動員、活性氧穩(wěn)態(tài)、酶和非酶抗氧化防御系統(tǒng)等64個指標的影響。結果表明，外源氫氣供應不同程度地減弱了干旱對種子萌發(fā)和幼苗建立的損害。與單獨干旱處理相比，氫水預處理促進了幼苗的發(fā)芽率和幼苗形態(tài)參數(根系長度和數量、地上部長度和胚芽鞘長度)。結果表明，氫水可提高種子中還原糖含量、α-淀粉酶和β-淀粉酶活性，顯著降低膜損傷指數、超氧自由基(O2−)水平和過氧化氫(氫氣O2)水平，提高根和地上部抗壞血酸過氧化物酶(APX)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)、單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)和谷胱甘肽還原酶(GR)活性。此外，外源氫氣還不同程度地促進了抗壞血酸(AsA)含量和谷胱甘肽(GSH)含量，降低了脫氫抗壞血酸(DHA)含量和谷胱甘肽二硫化物(GSSG)含量，導致AsA/DHA和GSH/GSSG比值升高。以上結果結合相關分析和主成分分析表明，氫水(尤其是25% 氫水)預處理可通過上調淀粉酶活性激活糖代謝，通過調節(jié)抗壞血酸-谷胱甘肽(ASA-GSH)循環(huán)重建氧化還原平衡來減輕干旱誘導的干旱損傷。