Magnesium Hydride Confers Osmotic Tolerance in Mung Bean Seedlings by Promoting Ascorbate-Glutathione Cycle  

氫化鎂通過促進抗壞血酸-谷胱甘肽循環賦予綠豆幼苗滲透耐受性  

來源：Plants  

《植物》  

 

摘要內容  

研究證實氫化鎂（MgH2）作為工業儲氫材料，在滲透脅迫下通過增強抗壞血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循環維持氧化還原穩態，緩解綠豆幼苗的氧化損傷和生長抑制。與傳統富氫水（HRW）相比，MgH2溶液具有更高的H2濃度和更長的釋放時間，且能進一步誘導植物內源H2生成。  

 

研究目的  

探索MgH2作為新型H2供體在植物滲透脅迫中的作用機制  

 

驗證MgH2替代傳統HRW的可行性  

 

揭示MgH2通過調控抗氧化系統（特別是AsA-GSH循環）增強植物抗逆性的具體途徑  

 

研究思路  

比較HRW與MgH2的H2釋放特性（圖2）  

 

 

通過滲透脅迫（20% PEG-6000）處理綠豆幼苗，添加MgH2  

 

測量幼苗生長指標、氧化損傷標志物、抗氧化系統活性及基因表達  

 

結合藥理學和分子生物學方法分析AsA-GSH循環的關鍵酶活性和相關基因  

 

測量的數據及研究意義  

H2釋放動力學（圖2）  

 

意義：驗證MgH2溶液比HRW具有更高H2濃度（800 μmol/L）和更持久的釋放能力（維持12小時），為其農業應用提供物理化學基礎  

內源H2含量（圖3）  

 

 

意義：證明滲透脅迫誘導內源H2生成，而MgH2預處理進一步增加H2水平35.7%，表明其通過H2信號通路發揮作用  

生長參數（圖4-5）  

包括根長、株高、鮮/干重（圖4）、相對含水量（圖4E）  

 

 

 

意義：量化MgH2緩解滲透脅迫導致的生長抑制（如根長增加18.6%）  

氧化損傷標志物（圖6）  

 

 

TBARS（脂質過氧化產物）和相對電導率（REC）  

 

意義：顯示MgH2降低氧化損傷（TBARS減少19.2%，REC降低18.6%）  

抗氧化酶系統（圖7）  

 

 

 

CAT、POD、SOD活性及其基因表達（VrCAT、VrPOD、VrCu/Zn-SOD、VrMn-SOD）  

 

意義：揭示MgH2通過激活抗氧化酶系統維持氧化還原穩態  

AsA-GSH代謝（圖8-11）  

 

 

 

 

 

AsA/DHA、GSH/GSSG比值及相關酶（APX、MDHAR、DHAR、GR）活性和基因表達  

 

意義：證實MgH2通過促進AsA-GSH循環（如APX活性增加24.5%）增強抗氧化能力  

 

結論  

MgH2通過持續釋放H2顯著緩解滲透脅迫對綠豆幼苗的抑制作用  

 

其作用機制依賴于激活AsA-GSH循環，提高抗氧化代謝物（AsA、GSH）含量及相關酶活性  

 

MgH2作為新型H2供體在農業應用中比傳統HRW更具穩定性和實用性  

 

丹麥Unisense電極數據的詳細研究意義  

使用Unisense微電極實時監測根部H2釋放動態（圖3A），首次揭示：  

快速響應特性：滲透脅迫（PEG）處理10分鐘內即觸發內源H2釋放，證明H2是植物早期脅迫響應的關鍵信號分子  

定量關聯性：通過GC驗證（圖3B），電極檢測的H2釋放速率與植物內源H2積累量呈正相關（r=0.92），為H2信號通路的定量研究提供方法學支持  

時空特異性：電極空間分辨率達200 μm，發現H2釋放主要集中于根尖分生區（圖3A），提示該區域是H2代謝活躍位點  

機制驗證：結合藥理學實驗（圖5），證實電極檢測的H2信號變化與MgH2誘導的抗逆性直接相關，排除Mg(OH)2副產物的干擾