五、氫氣對植物的作用
 

作為一種氣體，最容易采用的氫氣使用方法是吸入。氣體吸入對于動(dòng)物和人來說非常容易采用，但是對于植物來說，除非在密閉環(huán)境內(nèi)，氫氣很難以氣體方式給植物使用。況且氫氣是可燃性氣體，也給安全操作帶來困難。對于大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，氫氣的使用方法也是非常重要的問題。目前一般采用的方式是飽和氫水，氫水在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域也被廣泛使用，可能是學(xué)術(shù)研究選擇的一個(gè)依據(jù)。氫氣的溶解度比較低，按照亨利定律，一個(gè)大氣壓氫氣在水中只能溶解1.6毫克，大約是0.8mM。采用納米氣泡技術(shù)，可以顯著提高利用水為載體攜帶氫氣的能力，是一項(xiàng)理想的灌溉氫水制作技術(shù)。但是氫氣非常容易從水中揮發(fā)，特別是灌溉后擴(kuò)散面積快速增大后，氫氣的揮發(fā)速度會(huì)非?？?，這非常不利于氫氣在土壤中保持和持續(xù)作用時(shí)間。
 

另外一種方式是使用產(chǎn)氫氣材料如金屬鎂或氫化鎂，這種商業(yè)化材料能產(chǎn)生大量氫氣和氫水。將氫水灌溉到土壤后，金屬鎂材料會(huì)增加土壤鎂離子和堿性，如果長期使用可能給土壤帶來不利影響。不同于醫(yī)療使用，農(nóng)業(yè)不需要無菌和少雜質(zhì)，農(nóng)業(yè)用氫水增加溶解度也可以采用增加水的顆粒物的方法。使用一定量顆粒物如土壤不僅能增加氣體和氣泡的在水中的溶解度，也可能增加氣體在水中的穩(wěn)定性。
 

從生物學(xué)角度，給植物使用氫氣安全性很高，至今很少發(fā)現(xiàn)氫氣對生物的不利效應(yīng)。當(dāng)然氫氣是可燃性氣體，和氧氣混合可以發(fā)生爆炸，因此在操作使用中一定要注意安全。在需要大量氫氣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，這顯得尤其重要。
 

六、氫氣對植物的效應(yīng)

 

氫氣和許多植物生理反應(yīng)有關(guān)，因此是植物學(xué)研究的一個(gè)有用工具。1961年有人研究過植物葉子攝取氫氣的能力，但是植物也能產(chǎn)生氫氣，生長素類似物萘-1-乙酸促進(jìn)植物產(chǎn)生的氫氣能力，而生長素轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑NPA則可以抑制其產(chǎn)生。這些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氫氣能促進(jìn)側(cè)根生長，氫氣也能促進(jìn)一氧化氮產(chǎn)生，推測一氧化氮可能是氫氣發(fā)揮效應(yīng)的分子基礎(chǔ)。氫水能調(diào)節(jié)黃瓜苗根發(fā)育，這種作用可能是通過血紅素加氧酶1實(shí)現(xiàn)。氫氣對干旱抗逆能力也有促進(jìn)作用。氫氣能延緩獼猴桃成熟，具有水果保鮮作用。氫氣能激活SOD降低脂質(zhì)過氧化，這提示氫氣具有氧化應(yīng)激信號(hào)效應(yīng)。
 

過去研究發(fā)現(xiàn)，許多活性氧相關(guān)信號(hào)分子如一氧化氮、硫化氫也具有類似效應(yīng)，提示氫氣的作用和這些分子存在相關(guān)性。鋁對紫花苜蓿根生長有抑制作用，氫氣能逆轉(zhuǎn)這種效應(yīng)，這種效應(yīng)和一氧化氮也有關(guān)系。赤霉素和脫落酸等植物激素作用機(jī)制涉及miRNA和基因表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)這些激素都可以使水稻產(chǎn)生更多氫氣。氫氣也能影響抗氧化酶水平和基因表達(dá)。這種現(xiàn)象見于鹽和干旱應(yīng)激過程，氫氣能緩解鹽應(yīng)激。氫氣對其他應(yīng)激也有類似作用，如對鎘中毒和汞中毒的保護(hù)效應(yīng)。
 

氫氣和其他活性氧信號(hào)系統(tǒng)的相互作用已經(jīng)被描述，過量活性氧如何導(dǎo)致氧化應(yīng)激，以及哪些分子可能被其他應(yīng)激啟動(dòng)物(如重金屬)所誘導(dǎo)。如對紫花苜蓿幼苗為模型進(jìn)行的實(shí)證研究，發(fā)現(xiàn)氫氣可增加百草枯誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激耐受性。這種效應(yīng)是由血紅素加氧酶系統(tǒng)介導(dǎo)。氫處理也可減輕動(dòng)物和人類氧化應(yīng)激，盡管其作用機(jī)制尚不清楚。氫氣對一些活性氧如羥基自由基有選擇性中和作用，但這不太可能是氫氣的唯一作用方式，如抗氧化基因上調(diào)就是另一個(gè)尚未被很好解釋的現(xiàn)象。表2是氫氣植物學(xué)效應(yīng)的匯總。