前言

近年来，基于氢气抗氧化、抗炎、抗细胞凋亡等生物学效应，氢医学、氢农业等蓬勃发展，氢气的多领域应用越来越受到关注。

上海纳诺巴伯纳米科技有限公司作为一家专注于纳米气泡技术的氢分子生物学转化应用产品的技术开拓与产业化的高新技术企业，为探索氢分子生物学价值疆域及氢分子生物学转化产品的应用场景拓展，一直孜孜不倦行进在科研路上，积极与多院校、医疗机构、氢科研中心等开展紧密合作，为氢医学、氢农业等科研做支持和服务，助力产出氢科研成果。

近日，北京航空航天大学柳姝副教授课题组关于氢气纳米气泡（NB）水对种子萌发和胁迫防御影响的研究发表最新科研成果。

一直以来，氢气在生物学效应研究及其实际应用中关于氢的最佳浓度问题，始终是一个备受关注的难点和挑战，该研究深入探讨了不同氢浓度对萝卜种子萌发和胁迫防御的影响，为选择氢气浓度以提高其在农业领域的有效性提供理论依据，其研究成果具有深远的科学意义和实践价值。

研究论文截图

研究内容：

萝卜富含多样性，可用作蔬菜、饲料、加工品等，是重要的经济和生态价值作物。

在这项研究中，科研人员以镉离子(Cd2+)胁迫下的萝卜种子为模型，通过改变氢纳米泡(NB)水中的氢浓度，观察了其对萝卜种子在镉胁迫下的生长表现的影响 ，探索了氢气影响种子萌发过程中氧化还原平衡的机制。

图示：在 DH 浓度为(a) 0.4 和(b) 2.2 ppm 的 Cd 胁迫下浸泡 72 小时后种子的萌发状态

氢水干预的方法：

该研究由上海纳诺巴伯纳米科技有限公司提供氢气纳米气泡水生成方案技术支持。实验使用了纳诺巴伯纳米气泡富氢水机（型号：NB-T71A）， 采用PEM纯水电解，并集成了高效的纳米气泡物理混氢组件，生成氢纳米气泡水。

论文中提到，纳诺巴伯氢水机真正实现了纳米气泡氢水溶解，平均气泡尺寸135纳米，气泡数密度约10^8个气泡/ml，提升氢浓度，减缓氢浓度下降速率。

实验室中制备的氢NB水，通过新鲜制备，梯度稀释，根据实验需要，使浓度达到 2.2 、2.0、1.2、0.8和0.4ppm。

上海纳诺巴伯NB-T71A型号纳米气泡富氢水机

研究亮点：

（1）适当浓度（<1.2 ppm）的氢气纳米气泡水能够缓解Cd对萝卜种子萌发的抑制作用。

研究发现，萝卜种子萌发和氢气的解毒效果对氢气纳米气泡水浓度具有依赖性。适当浓度（<1.2 ppm）的氢气纳米气泡水能够显著减轻镉对种子萌发的毒害作用，并提高种子的发芽率。

具体来说，浓度为0.8 ppm的氢气处理效果最佳，不仅萝卜种子中镉的积累量降低了63.23%，还将最大发芽率从50%提升至65%。然而，当氢浓度超过1.2 ppm时，其有益效果被削弱甚至逆转。

图示：不同氢浓度和条件下萝卜种子发芽率随时间的变化。在 Cd2+浓度为 0 ppm(a–e)和 20 ppm(f–j)时，不同 DH 浓度对萝卜种子萌发的影响。

研究表明，适当的氢浓度对于维持植物体内的氧化还原平衡至关重要。过高或过低的氢浓度都可能对植物的生长和发育产生负面影响。因此，在实际应用中，科学合理地控制氢的剂量是实现氢农业应用效果最大化的关键。

（2）进一步揭示了氢纳米气泡缓解镉毒性的机制。

本研究进一步揭示了氢气纳米气泡水主要通过调节细胞壁成分来影响种子对镉离子的吸收和积累，通过影响氧化还原酶（SOD、CAT等）的活性缓解氧化应激，以及促进机体营养物质合成和代谢，以减轻镉离子对种子发芽的抑制效果。

第一阶段，氢纳米气泡通过增强细胞壁屏障防止镉离子进入细胞；

第二阶段，氢纳米气泡提高了植物抗氧化剂的活性酶并促进了植物新陈代谢，从而有效缓解了镉引起的氧化应激。

图示：萝卜种子的萌发窗口。最佳的氢浓度可以有效地调节 ROS 水平，确保它们保持在氧化窗口内，以支持正常的种子萌发。

这一研究结果探究氢分子的投加对于种子萌发的“氧化窗口”的影响，为氢气在农业上的应用浓度和方法提供了理论依据。

上海纳诺巴伯坚持以前沿科技为依托，以严谨科研做验证，随着合作开展的科研项目越来越多，科研成果的不断涌现，氢气生物学的卓越效应正逐步展现其巨大的社会价值与惠民潜力。纳诺巴伯也在此特别感谢柳姝、范文宏老师团队的辛苦付出及课题研究取得的丰硕成果！

文章信息：

第一作者：吕爽

通讯作者：柳姝 副教授

通讯单位：北京航空航天大学