| 二氫一氧氫氧機(jī)OEM貼牌代工廠家900毫升三孔氫氧機(jī)貼牌定制廠家 |
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氫氧混合生產(chǎn)廠家
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研究亮點(diǎn) - 低濃度的富氫水（HRW）可提高生菜、番茄和黃瓜作物的幼苗活力、光合效率以及生物量積累。 - 用富氫水灌溉可增加黃瓜果實(shí)中維生素C和可溶性蔗糖的含量。 - 富氫水可調(diào)控與光合作用以及果實(shí)中抗氧化物質(zhì)生物合成相關(guān)基因的表達(dá)。 摘要 在需氧條件下，蔬菜作物的生長(zhǎng)和果實(shí)品質(zhì)會(huì)受到活性氧（ROS）代謝的顯著影響。富氫水（HRW）已成為一種頗具潛力的工具，可增強(qiáng)植物對(duì)非生物脅迫的抗性，并延緩采后果實(shí)的成熟和衰老過(guò)程。然而，人們對(duì)蔬菜作物對(duì)富氫水的生理響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制仍知之甚少。本研究探究了低濃度富氫水對(duì)生菜、番茄和黃瓜生長(zhǎng)及生理過(guò)程的影響。結(jié)果表明，富氫水能夠增強(qiáng)幼苗活力、提高光合效率并促進(jìn)生物量積累。此外，用富氫水灌溉的黃瓜果實(shí)中，維生素C（抗壞血酸）含量增加了15%至20%，可溶性蔗糖含量提高了10%至15%，果實(shí)重量和直徑分別增加了25%至35%和8%至12%。轉(zhuǎn)錄組分析揭示了與光合作用中的碳固定、乙醛酸和二羧酸代謝、調(diào)節(jié)以及苯丙氨酸代謝相關(guān)基因的變化。這些發(fā)現(xiàn)闡明了抗氧化物質(zhì)產(chǎn)量提高和L-抗壞血酸生物合成背后的機(jī)制。值得注意的是，這是有記錄以來(lái)發(fā)現(xiàn)用富氫水灌溉可增強(qiáng)果實(shí)中的天然抗氧化物質(zhì)。鑒于氫的獨(dú)特性質(zhì)以及富氫水技術(shù)在園藝產(chǎn)業(yè)中的潛力，本研究的結(jié)果為氫在生物過(guò)程中的作用及其對(duì)蔬菜作物生產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)的影響提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。      引言 番茄（Solanum lycopersicum L.）是全球種植最為廣泛且重要的蔬菜之一。它富含人體必需的營(yíng)養(yǎng)成分，在熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛種植，其產(chǎn)量和消費(fèi)量在世界范圍內(nèi)都處于較高水平。同樣，黃瓜（Cucumis sativus L.）作為另一種重要的蔬菜作物，在中國(guó)北方廣泛種植，2020年全球種植面積達(dá)到225萬(wàn)公頃（聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織，https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL）。生菜（Lactuca sativa var. ramosa Hort.）是一種葉菜類蔬菜，在其生長(zhǎng)的第一年或第二年可供食用。消費(fèi)者喜愛(ài)生菜，因?yàn)樗扛，含有膳食纖維、維生素A和維生素K、葉酸，并且具有獨(dú)特的脆嫩口感（克利（Klee）和焦萬(wàn)諾尼（Giovannoni），2011年；金（Kim）等人，2016年）。 截至2022年，中國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積達(dá)410萬(wàn)公頃，占全國(guó)蔬菜總種植面積的18.6%，位居世界第一。然而，設(shè)施農(nóng)業(yè)的擴(kuò)張以及這些種植區(qū)域的長(zhǎng)期使用引發(fā)了一系列問(wèn)題，包括土壤漬水、酸化、鹽堿化、連作障礙以及有害元素的積累（阿拉米（Alami）等人，2021年；瓦卡爾（Wacal）等人，2019年）。此外，蔬菜幼苗根系脆弱，對(duì)極端溫度和干旱敏感，這嚴(yán)重阻礙了蔬菜的生長(zhǎng)，導(dǎo)致植株患病、產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降（阿巴特（Abbate）等人，2004年；安德森（Andersen）等人，2002年）。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，加強(qiáng)環(huán)境管理、改善病蟲害防治以及采用科學(xué)的土壤和灌溉措施等綜合方法對(duì)于確保蔬菜持續(xù)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)至關(guān)重要。 在自然需氧條件下，如干旱、寒冷、高溫和鹽堿等環(huán)境中，植物會(huì)遭受顯著的非生物脅迫。植物的新陳代謝受到活性氧（ROS）的強(qiáng)烈影響，超氧陰離子（O2?）、過(guò)氧化氫（H2O2）和羥基自由基（OH·）等活性氧被認(rèn)為是造成這種脅迫的主要因素（福耶（Foyer）和哈賓森（Harbinson），1994年；特里帕蒂（Tripathy）和厄爾米勒（Oelmüller），2012年）。通常由于光合作用活動(dòng)增強(qiáng)而導(dǎo)致的活性氧過(guò)度產(chǎn)生，會(huì)超出植物體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)的承受能力，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激狀態(tài)。這進(jìn)而會(huì)對(duì)細(xì)胞造成損害，可能會(huì)削弱植物的健康和抗逆性（范·布羅伊瑟根（Van Breusegem）和姆哈邁（Mhamai），2018年）。這種損害表現(xiàn)為脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA的損傷，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞膜降解、酶失活以及基因突變，最終影響植物的整體健康（阿巴梅德（Abammed）等人，2017年）。為了對(duì)抗活性氧，植物依賴于多種抗氧化物質(zhì)，如維生素、谷胱甘肽、類胡蘿卜素、黃酮類化合物和白藜蘆醇等，這些物質(zhì)有助于維持細(xì)胞的氧化還原平衡并抵御氧化應(yīng)激（福耶（Foyer）和諾克托（Noctor），2009年；科姆列娃（Komleva）等人，2020年；穆巴拉克希娜（Mubarakshina）等人，2010年；鮑里索娃（Borisova）等人，2012年；夸克（Kwak）等人，2003年；斯托亞諾夫斯基（Stoyanovsky）等人，1995年）。然而，研究表明，某些植物營(yíng)養(yǎng)素，如抗壞血酸和類胡蘿卜素，其抗氧化潛力在消化過(guò)程中最多可降低50%，從而降低了它們的生物可利用性和保護(hù)功效（永（Yong）等人，2023年；建（Jian）等人，2023年）。 目前，用于提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的方法包括物理化學(xué)和生物學(xué)方法，如施肥、環(huán)境控制、使用抗逆品種以及誘導(dǎo)脅迫耐受性以增強(qiáng)作物的抗逆性（阿爾博納（Arbona）等人，2008年；巴爾法貢（Balfagón）等人，2022年）。外源施用生物刺激劑已被證明在促進(jìn)植物生長(zhǎng)和增強(qiáng)對(duì)脅迫條件的抗性方面具有顯著效果（孫（Sun）等人，2024年；張（Zhang）等人，2024年）。常用于誘導(dǎo)抗性的物質(zhì)包括S-拮抗劑（安田（Yasuda）等人，2008年）、糖類（斯米肯斯（Smeekens）等人，2010年；斯米肯斯（Smeekens），2000年）和肌醇（孫（Sun）等人，2024年；張（Zhang）等人，2023年）。研究表明，適當(dāng)濃度的外源5-氨基乙酰丙酸（ALA）可提高番茄的耐低溫能力、黃瓜的耐寒能力和生菜的耐鹽能力（威勒肯斯（Willekens）等人，1994年）。外源脫落酸（ABA）也有類似現(xiàn)象，它已被證明可增強(qiáng)番茄幼苗的耐旱能力和成熟番茄的耐鹽能力（張（Zhang）等人，2022年）。通過(guò)在根區(qū)施用微生物接種劑、微肥以及精確的水分管理來(lái)改善土壤條件，已被證明可提高番茄紅素（LYC）和抗壞血酸（AsA）等抗氧化物質(zhì)的含量（薩吉（Sagi）等人，2002年；巴爾巴加洛（Barbagallo）等人，2013年）。 氫氣（H2）是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)害的還原性氣體。最初，它因其醫(yī)療效果而被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如清除羥基自由基、和抑制腫瘤（穆佐爾夫-帕內(nèi)克（Muzolf-Panek）等人，2017年）。富氫水（HRW）是指含有高濃度氫氣（H2）的水，具有顯著的抗氧化和還原特性，同時(shí)污染程度較低。近年來(lái)，富氫水在植物研究領(lǐng)域顯示出了巨大的潛力，越來(lái)越多的證據(jù)表明它可用于促進(jìn)植物種子萌發(fā)（大澤（Ohsawa）等人，2007年）、增強(qiáng)對(duì)各種非生物脅迫的抗性（徐（Xu）等人，2013年；謝（Xie）等人，2014年；趙（Zhao）等人，2023年）、延緩采后果實(shí)的成熟和衰老（姚（Yao）等人，2024年）、保持新鮮度（胡（Hu）等人，2014年；熊（Xiong）等人，2024年）、促進(jìn)光合色素積累和提高光能利用效率（劉（Liu）等人，2017年），以及改善果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量（胡（Hu）等人，2021年；趙（Zhao）等人，2023年；何（He）等人，2024年）。研究表明，富氫水可通過(guò)刺激抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）和過(guò)氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶的活性，增強(qiáng)有氧呼吸并調(diào)節(jié)活性氧（ROS）水平。這會(huì)顯著提高抗壞血酸（AsA）和可溶性糖等抗氧化物質(zhì)的含量，尤其是在番茄、西瓜和黃瓜等作物中（鄭（Zheng）等人，2022年；李（Li）等人，2022年）。 探索將富氫水作為一種生態(tài)友好且經(jīng)濟(jì)高效的方法來(lái)提高蔬菜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，為可持續(xù)農(nóng)業(yè)和食品生產(chǎn)系統(tǒng)提供了廣闊的前景。研究結(jié)果支持了這樣一個(gè)假設(shè)，即低濃度的富氫水可通過(guò)刺激抗氧化酶的活性來(lái)增強(qiáng)植物的新陳代謝并提高抗氧化防御能力（李（Li）等人，2024年）。 因此，本研究探討了富氫水促進(jìn)生菜、黃瓜和番茄早期幼苗生長(zhǎng)的機(jī)制，以及提高黃瓜和番茄果實(shí)中抗氧化物質(zhì)和維生素C含量、改善果實(shí)品質(zhì)的機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了其對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的益處，并討論了其在蔬菜生產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)提升方面的未來(lái)應(yīng)用，旨在為設(shè)施生產(chǎn)中蔬菜作物的優(yōu)質(zhì)高效種植提供可靠依據(jù)。 |
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