前言

近年來，基于氫氣抗氧化、Kang炎、抗細胞凋亡等生物學(xué)效應(yīng)，氫醫(yī)學(xué)、氫農(nóng)業(yè)等蓬勃發(fā)展，氫氣的多領(lǐng)域應(yīng)用越來越受到關(guān)注。

上海納諾巴伯納米科技有限公司作為一家專注于納米氣泡技術(shù)的氫分子生物學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用產(chǎn)品的技術(shù)開拓與產(chǎn)業(yè)化的髙新技術(shù)企業(yè)，為探索氫分子生物學(xué)價值疆域及氫分子生物學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的應(yīng)用場景拓展，一直孜孜不倦行進在科研路上，積極與多院校、醫(yī)療機構(gòu)、氫科研中心等開展緊密合作，為氫醫(yī)學(xué)、氫農(nóng)業(yè)等科研做支持和服務(wù)，助力產(chǎn)出氫科研成果。

近日，北京航空航天大學(xué)柳姝副教授課題組關(guān)于氫氣納米氣泡（NB）水對種子萌發(fā)和脅迫防御影響的研究發(fā)表蕞新科研成果。

一直以來，氫氣在生物學(xué)效應(yīng)研究及其實際應(yīng)用中關(guān)于氫的蕞佳濃度問題，始終是一個備受關(guān)注的難點和挑戰(zhàn)，該研究深入探討了不同氫濃度對蘿卜種子萌發(fā)和脅迫防御的影響，為選擇氫氣濃度以提高其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的有效性提供理論依據(jù)，其研究成果具有深遠的科學(xué)意義和實踐價值。

研究內(nèi)容：

蘿卜富含多樣性，可用作蔬菜、飼料、加工品等，是重要的經(jīng)濟和生態(tài)價值作物。

在這項研究中，科研人員以鎘離子(Cd2+)脅迫下的蘿卜種子為模型，通過改變氫納米泡(NB)水中的氫濃度，觀察了其對蘿卜種子在鎘脅迫下的生長表現(xiàn)的影響 ，探索了氫氣影響種子萌發(fā)過程中氧化還原平衡的機制。

圖示：在 DH 濃度為(a) 0.4 和(b) 2.2 ppm 的 Cd 脅迫下浸泡 72 小時后種子的萌發(fā)狀態(tài)

氫水干預(yù)的方法：

該研究由上海納諾巴伯納米科技有限公司提供氫氣納米氣泡水生成方案技術(shù)支持。實驗使用了納諾巴伯納米氣泡富氫水機（型號：NB-T71A）， 采用PEM純水電解，并集成了高效的納米氣泡物理混氫組件，生成氫納米氣泡水。

上海納諾巴伯NB-T71A型號納米氣泡富氫水機

論文中提到，納諾巴伯氫水機真正實現(xiàn)了納米氣泡氫水溶解，平均氣泡尺寸135納米，氣泡數(shù)密度約10^8個氣泡/ml，提升氫濃度，減緩氫濃度下降速率。

實驗室中制備的氫NB水，通過新鮮制備，梯度稀釋，根據(jù)實驗需要，使?jié)舛冗_到 2.2 、2.0、1.2、0.8和0.4ppm。

研究亮點：

（1）適當濃度（<1.2 ppm）的氫氣納米氣泡水能夠緩解Cd對蘿卜種子萌發(fā)的抑制作用。

研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜種子萌發(fā)和氫氣的Jie毒效果對氫氣納米氣泡水濃度具有依賴性。適當濃度（<1.2 ppm）的氫氣納米氣泡水能夠顯Zhu減輕鎘對種子萌發(fā)的Du害作用，并提高種子的發(fā)芽率。

具體來說，濃度為0.8 ppm的氫氣處理效果蕞佳，不僅蘿卜種子中鎘的積累量降低了63.23%，還將蕞大發(fā)芽率從50%提升至65%。然而，當氫濃度超過1.2 ppm時，其有益效果被削弱甚至逆轉(zhuǎn)。

圖示：不同氫濃度和條件下蘿卜種子發(fā)芽率隨時間的變化。在 Cd2+濃度為 0 ppm(a–e)和 20 ppm(f–j)時，不同 DH 濃度對蘿卜種子萌發(fā)的影響。

研究表明，適當?shù)臍錆舛葘τ诰S持植物體內(nèi)的氧化還原平衡至關(guān)重要。過高或過低的氫濃度都可能對植物的生長和發(fā)育產(chǎn)生負面影響。因此，在實際應(yīng)用中，科學(xué)合理地控制氫的劑量是實現(xiàn)氫農(nóng)業(yè)應(yīng)用效果蕞大化的關(guān)鍵。

（2）進一步揭示了氫納米氣泡緩解鎘毒性的機制。

本研究進一步揭示了氫氣納米氣泡水主要通過調(diào)節(jié)細胞壁成分來影響種子對鎘離子的吸收和積累，通過影響氧化還原酶（SOD、CAT等）的活性緩解氧化應(yīng)激，以及促進機體營養(yǎng)物質(zhì)合成和代謝，以減輕鎘離子對種子發(fā)芽的抑制效果。

第壹階段，氫納米氣泡通過增強細胞壁屏障防止鎘離子進入細胞；

第二階段，氫納米氣泡提高了植物抗氧化劑的活性酶并促進了植物新陳代謝，從而有效緩解了鎘引起的氧化應(yīng)激。

圖示：蘿卜種子的萌發(fā)窗口。蕞佳的氫濃度可以有效地調(diào)節(jié) ROS 水平，確保它們保持在氧化窗口內(nèi)，以支持正常的種子萌發(fā)。

這一研究結(jié)果探究氫分子的投加對于種子萌發(fā)的“氧化窗口”的影響，為氫氣在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用濃度和方法提供了理論依據(jù)。

上海納諾巴伯堅持以前沿科技為依托，以嚴謹科研做驗證，隨著合作開展的科研項目越來越多，科研成果的不斷涌現(xiàn)，氫氣生物學(xué)的Zhuo越效應(yīng)正逐步展現(xiàn)其巨大的社會價值與惠民潛力。納諾巴伯也在此特別感謝柳姝、范文宏老師團隊的辛苦付出及課題研究取得的豐碩成果！

文章信息：

第壹作者：呂爽

通訊作者：柳姝 副教授

通訊單位：北京航空航天大學(xué)

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135035