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

氢化镁通过促进抗坏血酸-谷胱甘肽循环赋予绿豆幼苗渗透耐受性  

来源：Plants  

《植物》  

 

摘要内容  

研究证实氢化镁（MgH2）作为工业储氢材料，在渗透胁迫下通过增强抗坏血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循环维持氧化还原稳态，缓解绿豆幼苗的氧化损伤和生长抑制。与传统富氢水（HRW）相比，MgH2溶液具有更高的H2浓度和更长的释放时间，且能进一步诱导植物内源H2生成。  

 

研究目的  

探索MgH2作为新型H2供体在植物渗透胁迫中的作用机制  

 

验证MgH2替代传统HRW的可行性  

 

揭示MgH2通过调控抗氧化系统（特别是AsA-GSH循环）增强植物抗逆性的具体途径  

 

研究思路  

比较HRW与MgH2的H2释放特性（图2）  

 

 

通过渗透胁迫（20% PEG-6000）处理绿豆幼苗，添加MgH2  

 

测量幼苗生长指标、氧化损伤标志物、抗氧化系统活性及基因表达  

 

结合药理学和分子生物学方法分析AsA-GSH循环的关键酶活性和相关基因  

 

测量的数据及研究意义  

H2释放动力学（图2）  

 

意义：验证MgH2溶液比HRW具有更高H2浓度（800 μmol/L）和更持久的释放能力（维持12小时），为其农业应用提供物理化学基础  

内源H2含量（图3）  

 

 

意义：证明渗透胁迫诱导内源H2生成，而MgH2预处理进一步增加H2水平35.7%，表明其通过H2信号通路发挥作用  

生长参数（图4-5）  

包括根长、株高、鲜/干重（图4）、相对含水量（图4E）  

 

 

 

意义：量化MgH2缓解渗透胁迫导致的生长抑制（如根长增加18.6%）  

氧化损伤标志物（图6）  

 

 

TBARS（脂质过氧化产物）和相对电导率（REC）  

 

意义：显示MgH2降低氧化损伤（TBARS减少19.2%，REC降低18.6%）  

抗氧化酶系统（图7）  

 

 

 

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

 

意义：揭示MgH2通过激活抗氧化酶系统维持氧化还原稳态  

AsA-GSH代谢（图8-11）  

 

 

 

 

 

AsA/DHA、GSH/GSSG比值及相关酶（APX、MDHAR、DHAR、GR）活性和基因表达  

 

意义：证实MgH2通过促进AsA-GSH循环（如APX活性增加24.5%）增强抗氧化能力  

 

结论  

MgH2通过持续释放H2显著缓解渗透胁迫对绿豆幼苗的抑制作用  

 

其作用机制依赖于激活AsA-GSH循环，提高抗氧化代谢物（AsA、GSH）含量及相关酶活性  

 

MgH2作为新型H2供体在农业应用中比传统HRW更具稳定性和实用性  

 

丹麦Unisense电极数据的详细研究意义  

使用Unisense微电极实时监测根部H2释放动态（图3A），首次揭示：  

快速响应特性：渗透胁迫（PEG）处理10分钟内即触发内源H2释放，证明H2是植物早期胁迫响应的关键信号分子  

定量关联性：通过GC验证（图3B），电极检测的H2释放速率与植物内源H2积累量呈正相关（r=0.92），为H2信号通路的定量研究提供方法学支持  

时空特异性：电极空间分辨率达200 μm，发现H2释放主要集中于根尖分生区（图3A），提示该区域是H2代谢活跃位点  

机制验证：结合药理学实验（图5），证实电极检测的H2信号变化与MgH2诱导的抗逆性直接相关，排除Mg(OH)2副产物的干扰