氢气医学

氢水泡花漂亮,菌群暗助

发布时间:2022-07-19本文来源: 氢思语

植物中的一些小气体分子如一氧化氮(NO)、硫化氢(氢气S)和甲烷(CH4)参与一系列生理和发育过程,如不定生根、产品新鲜度、气孔运动、种子萌发和内源性乙烯生物合成等。

一些气体分子在植物对各种非生物胁迫响应中发挥关键作用,包括盐度、干旱、热胁迫和金属胁迫。一些气体被建议增加花瓶寿命和保持切花采后质量。例如,NO供体硝普钠(SNP)通过抑制乙烯的合成和增强抗氧化能力来延缓衰老。氢气S通过维持水分平衡、提高营养成分和花青素含量,对切花玫瑰和菊花的衰老起到正向调控作用。通过重新建立氧化还原平衡,CH4缓解了黄花菜采后的变质和组织褐变。其他气体传递物如一氧化碳(CO)和次氯酸(ClO2)在园艺产品采后保鲜过程中起杀菌剂的作用。 

已有研究表明,氢气(氢气)可能参与植物激素信号转导途径,提高植物对各种非生物胁迫的抗性,包括干旱、低温、盐胁迫和重金属胁迫。氢气对番茄采后保鲜能力的影响已被广泛研究。由于氢气氢气与其他气体的混合物具有抗氧化性能,可能有助于农产品的保存。NO氢气均可延长切花瓶插寿命。我们之前的研究发现,适当浓度的氢水处理提高了切花百合‘Manissa’和切花玫瑰‘Kardinal’的采后寿命和最大花径。之前的研究也发现,氢气通过抑制乙烯生物合成来缓解切花玫瑰采后的衰老。由于氢的安全性、无毒、无残留,与其他化学处理生鲜农产品相比,具有很强的食品安全优势。因此,氢气作为一种重要的气体传输器,在切花收获后的衰老过程中发挥着重要的作用,引起了人们的广泛关注。

医学研究表明,氢水改善了肠道菌群紊乱的临床特征,如腹泻率、体重和体液流失。氢水可能是一种具有调节内源性氢气稳态和调节肠道菌群作用的有前途的化合物。最近的一项人体试验证实了摄入氢水对肠道菌群的有益影响。氢水主要通过提高肠道菌群的丰度和多样性保持了良好的微生物平衡。虽然氢气作为肠道微生物菌群的调节剂在医学上的作用已被广泛报道,但对氢气对切花玫瑰细菌群落的影响的研究往往较少受到关注。

 

现代玫瑰(Rosa hybrida L.)是一种具有重要经济价值的切花,是人们最喜爱的切花之一。切花从母株上剪下后,开始逐渐失去水分和能量,导致花瓣枯萎甚至脱落,最终终止花瓶的生命。 因此,延缓鲜切花采后衰老,获得更高的观赏价值和商业效益是一个非常重要的策略。保藏技术对园艺产品采后品质的保持起着重要的作用。因此,迫切需要应用新技术来提高切花采后品质。

以往的研究发现切花的萎蔫与木质部导管中的细菌有直接或间接的关系。细菌在木质部导管内的积累缩短了剑兰切花穗的寿命。但有益菌具有多种特性,如减缓切花叶片黄变、延缓衰老、降低乙烯活性、改善优质花的形成和品质等。细菌的影响取决于它们的类型和位置。近年来,富尔瓦假单胞菌和大肠埃希氏菌两种生物防治细菌显著提高了修剪后的百日草瓶插寿命。阴沟肠杆菌对康乃馨插瓶寿命有积极影响。多种植物促生菌PGPBCaulobacter sp. (FA-13)Enterobacter sp. (MN-17)Bacillus sp. (MN-54)增加了郁金香的吸水率和最大花径,从而延长了花瓶寿命,提高了观赏品质。

PGPB不仅能促进植株的生长发育,而且对切花的保存也有一定的作用。在医学研究中,氢气可诱导肠道菌群丰度和多样性提高,这是良好微生物平衡的指标。结果表明,氢气可以提高切花玫瑰的瓶插寿命,保持其观赏品质。然而,在鲜切花保鲜过程中,氢气调控茎端细菌群落的具体机制尚不清楚。本试验采用生理学方法和16S rRNA基因高通量测序分析方法,研究氢气对切花玫瑰(R. hybrida L. ' Movie star ')茎端切面和木质部导管中细菌群落的影响。旨在探讨氢水是否可以通过调节细菌群落来延长切花玫瑰插瓶寿命和采后品质。

富氢水的制备和处理采用富氢水(氢水,作为氢气供体)进行氢处理。用氢气发生器产生纯化的氢气气体(99.99%v/v),以每秒5 mL的速度在1 L蒸馏水(20◦C)中鼓泡30分钟,获得饱和浓度氢水。新制备氢水氢气的浓度为0.47 mM,用便携式溶氢仪分析。氢水氢气含量在20◦C的相对恒定水平下可保持至少12小时。因此溶液以上定义为100% 氢水。将100%氢水直接稀释至所需浓度(0.5%1%25%50%[v/v])。以蒸馏水作为对照处理。在每个实验中,将6根剪好的玫瑰茎放在瓶子中,花茎完全随机排列。瓶置于通风处,避免阳光直射。每天用新鲜的溶液替换测试溶液。

3.1.  氢水提高切玫瑰的花瓶寿命

3.2  氢水增加了切花玫瑰的含水量

3.3 氢水影响细胞结构,减少在切花玫瑰木质部微管中的细菌定植和生物膜的形成

3.4  氢水促进了切花玫瑰茎端切花表面细菌的生长

3.5 氢水对切花玫瑰茎端切面的细菌群落和多样性具有调节作用

 

 

1. 不同浓度的氢水对切花玫瑰观赏品质的影响。照片拍摄于花瓶时期第6天。

 

2. 氢水对切花玫瑰(A)吸水率、(B)失水率、(C)水分平衡和(D)鲜重变化率的影响。

 

3. 氢水对切花玫瑰木质部微管细菌繁殖的影响。

(A)切花玫瑰木质部微管细胞结构的光学显微镜观察。

(B)木质部微管内细菌堵塞的SEM观察。

(C)木质部微管内细菌定植和生物膜形成的CLSM观察(绿色)

 

 

4 氢水对切花玫瑰茎端切花表面细菌培养的影响。

 

 

5. 氢水对切花玫瑰茎端切花表面细菌群落结构的影响。

(A)维恩图显示处理下的细菌种类。

(B) 1% 氢水和对照在门水平上的细菌种类直方图。

(C) 1% 氢水与对照在属水平上的细菌OTUs相对丰度热图。

(D)切花玫瑰茎端切花表面1%氢水与对照细菌OTUs的差异。

 

 

本研究表明,对有益菌群的加速作用可能是1%氢水延长切花寿命的关键因素。总之,1%氢水处理后切花茎端切削表面有益菌群丰度增加。因此,氢水处理减少了切花玫瑰木质部导管的细菌堵塞和腐烂,从而促进了水分吸收,延长了花瓶寿命由于这一领域的研究较少,而且氢气的许多生物学属性尚未解决,这一断言的范围仍然非常有限。我们的研究结果证明,在这个方向上进一步的科学努力是合理的。因此,其深层次的机制包括生理生化反应和分子生物学机制有待进一步研究这将进一步为氢气保存和生物防治在衰老中的应用奠定坚实的理论基础

 

 该研究论文作者来自甘肃农业大学

Fang H , Wang C , Wang S , et al. Hydrogen gas increases the vase life of cut rose 'Movie star' by regulating bacterial community in the stem ends.

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