氢气减农残是植物的天然武器？

虽然氢分子可以缓解除草剂百草枯和镰刀菌毒素对动植物的毒性，但氢分子对植物中农药残留是否有影响或如何产生影响尚不清楚。温室盆栽试验表明，外源或基因调控均可促进多菌灵(苯并咪唑类杀虫剂)在叶片中的降解。在番茄和转基因拟南芥中，过表达莱茵衣藻氢化酶1基因时，药理学上和遗传上增加的氢气产生都可以增加谷胱甘肽的代谢，进而增加多菌灵的降解，这两者都可以通过内源性谷胱甘肽的合成抑制剂来消除。值得注意的是，多菌灵对番茄植株的抑菌作用并没有明显改变。证实了分子氢对谷胱甘肽相关解毒机制的贡献。我们的研究结果不仅阐明了氢分子在植物中的作用，而且为在农药过量使用的环境条件下有效消除或减少作物中的农药残留提供了一种环境友好的方法。

Zhang T, Wang Y, Zhao Z, Xu S, Shen W. Degradation of Carbendazim by Molecular Hydrogen on Leaf Models. Plants (Basel). 2022 Feb 25;11(5):621.

植物组织自身如叶片能分解农药，提高这种能力显然是一种比较理想的控制农残的策略。过去研究表明，氢气也能帮助植物产生类似的协助效应。而植物自身也具有制作氢气的潜力。通过给植物导入可合成氢气的氢化酶基因。本研究发现能让番茄植物对多菌灵分解能力提高，这种作用可能和植物抗氧化能力有关，因为抗氧化能力的标志分子谷胱甘肽含量增加了。也就是说，植物去农残是通过提高植物抗氧化作用实现，增加植物氢气产生能促进这种效应。外源性补充氢气，这里所谓药理学给氢气，也能产生类似效应。更有意思的是，这种抗菌素农药，在被植物分解加速的情况下，并不影响其抗菌效应。这就有点不好理解了，既然降解加速，那么其效应也一定会被消减，如何效果没有下降。理论上可能是植物分解农药仅仅是对非常微量的残留具有价值，大部分药物其实是被自然消除的，例如风吹，雨打，紫外线等等因素。所谓残留，当然是微量的概念，否则就不叫残留了。植物自身分解或氢气加速分解，只可能是对那些渗透到植物组织内的部分药物产生的分解效应。这是个人猜测，只为消除误会，不要过于认真。

图1 多菌灵（CAR）降解和氢分子之间可能存在联系。将6叶期的番茄幼苗暴露在10.46 mM CAR中24 h，然后用水和氢水处理24 h。然后测定CAR降解曲线(A)和内源H2含量(B)的时间进程。

图2 CAR的抗真菌作用不受HRW的影响。在PDA培养基中培养茄链霉。处理10天后，对具有代表性的表型进行拍照(A)。菌落直径进行计数(B)。将6叶期的番茄幼苗分为3组。第一组和第二组接种番茄赤星病菌后，分别用10.46 mM CAR处理24 h。每2天分别用HRW (CAR→HRW)或蒸馏水(CAR→dH2O)处理。第三组接种茄链霉24 小时，每2天用蒸馏水(dH2O)处理一次。15天后，对代表性表型进行拍照(C-E)。计算3种不同处理的病叶率(F)。