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氫氣農(nóng)業(yè)應(yīng)用也受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，學(xué)術(shù)研究方面，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)多個(gè)課題組在氫氣對植物抗逆效應(yīng)方面取得多項(xiàng)成果，在國際氫氣植物效應(yīng)研究方面遙遙領(lǐng)先。比較有代表性的課題組有沈文飆教授和崔瑾教授，最近他們在氫氣植物效應(yīng)方面的文章不斷發(fā)表，對氫氣植物效應(yīng)研究有興趣的同學(xué)，可重點(diǎn)學(xué)習(xí)。
崔瑾教授課題組揭示氫氣介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)在調(diào)控植物鎘吸收中的重要機(jī)制
鎘是影響植物生產(chǎn)并威脅人類健康的有毒重金屬元素。降低鎘在作物中的積累是植物耐鎘研究的重要方向。有關(guān)植物根系細(xì)胞吸收鎘、木質(zhì)部轉(zhuǎn)運(yùn)鎘、液泡儲(chǔ)存鎘、籽粒積累鎘等相關(guān)的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和離子通道已被逐一鑒定并逐漸明確。然而，植物如何調(diào)控鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)蛋白和離子通道的信號(hào)機(jī)制仍不清楚。
2020年5月4日，我院崔瑾教授課題組在植物學(xué)主流期刊Plant Physiology上發(fā)表了一篇題為“Calcium-dependent hydrogen peroxide mediates hydrogen-rich water-reduced cadmium uptake in plant roots”的研究論文，對植物根吸收鎘的信號(hào)調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了探索性研究。
該研究發(fā)現(xiàn)，小白菜體內(nèi)源氫氣（H2）的含量受鎘的誘導(dǎo)而增加。為弄清H2的增加在調(diào)節(jié)小白菜耐鎘中的作用，使用外源富氫水作為H2供體，發(fā)現(xiàn)富氫水可顯著降低鎘在小白菜中的積累并提高鎘耐性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，H2抑鎘的吸收與H2加速誘導(dǎo)H2O2生成，進(jìn)而抑制鎘轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白BcIRT1表達(dá)有關(guān)。通過電生理和藥理學(xué)相關(guān)試驗(yàn)證實(shí)，H2誘導(dǎo)小白菜根表Ca2+的大量內(nèi)流，使細(xì)胞Ca2+信號(hào)增強(qiáng)，是誘導(dǎo)NADPH氧化酶活性增加，促進(jìn)H2O2信號(hào)快速生成的重要原因。該研究揭示了信號(hào)物質(zhì)及其響應(yīng)在植物調(diào)節(jié)鎘吸收中的重要作用，對理解植物細(xì)胞在鎘離子進(jìn)入后如何啟動(dòng)自身防御反應(yīng)，阻控鎘的大量進(jìn)入具有重要參考價(jià)值。
該院已畢業(yè)博士生鄔奇和我院在職師資博士后蘇娜娜為論文共同第一作者。崔瑾教授和澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)Sergey Shabala教授為論文共同通訊作者，該研究得到國家自然科學(xué)基金和國家留學(xué)基金的資助。
木齊富氫水瓷球，富氫水瓷片可以廣泛被應(yīng)用到富氫農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
