黄瓜是一种气候温暖的蔬菜，对寒冷反应敏感。冷胁迫可发生在黄瓜生长发育的任何时期，严重影响黄瓜的产量和品质。氢 （氢气）是一种抗氧化剂，在植物发育和对胁迫的反应中起着关键作用。富氢水（氢水）是使用外源氢的主要方式。本研究探讨了氢水在黄瓜防御对冷胁迫反应中的作用和机制。研究结果表明，在黄瓜幼苗根部施用50%饱和氢水可缓解冷胁迫造成的损害。氢水处理下株高、茎粗、叶面积、干重、鲜重、根长等生长发育指标均增加。光合效率、叶绿素含量和Fv/Fm也改善并降低了能量耗散。此外，氢水处理后REC和MDA含量降低，膜脂质损伤减少。NBT和DAB染色结果显示，氢水处理下颜色较浅，面积较小。此外，O 的内容2−和 氢气O2也减少了。在冷胁迫下，施用氢水提高了抗氧化酶SOD、CAT、POD、GR和APX的活性，改善了SOD、CAT、POD、GR和APX抗氧化酶基因的表达。GSSG含量减少，GSH含量增加。此外，ASA含量也有所增加。因此，外源氢水是黄瓜应对冷胁迫的有效措施。

寒冷应激是影响植物生长发育的主要因素，可导致一系列复杂的细胞功能障碍和症状，包括活力丧失、枯萎、萎黄、不育甚至死亡[1，2]。黄瓜是一种原产于热带地区的植物。它喜欢温暖，但不能忍受寒冷。最佳生长温度为24至28°C[3]。当温度低于10°C时，黄瓜通常会受到寒冷的伤害[4]。冷应激会对黄瓜的不同阶段造成不同程度的危害。例如，种子不发芽或发芽延迟，幼苗期叶子枯萎，出现坏死斑。也会导致出结果率降低，果实更像畸形的瓜。然后，提高黄瓜对寒冷应激的抵抗力非常重要。

目前，黄瓜应对冷胁迫主要通过栽培抗寒品种和喷施一些外源物质（如氮肥和盐酸叶面肥）。抗寒品种的栽培需要很长时间，而一些外源性物质会损害环境和人体。因此，寻找新型无害外源产品是本研究的重点。

氢气是一种无味、无毒的双原子气体。衣藻是氢气的主要生产者 [5，6]。它可以用作调节植物生长发育和参与植物胁迫反应网络的信号分子[7]。氢气首先发现促进种子发芽[8]。氢气可影响植株的高度、主根的伸长率和侧根的发生。氢气的主要供应形式是富氢水（氢水）。氢水显著提高了番茄、黄瓜和冬瓜种子的发芽率[9]。氢水可以通过调节内源性赤霉素和生长素的水平来改善绿豆幼苗的鲜重、下胚轴和根长[10]。氢气通过诱导HO-1、CO和NO等信号分子，可显著增加黄瓜侧根生长[11]。氢水通过调节蔗糖和淀粉的代谢来促进百合中球茎的形成[12]。

大量研究表明，氢气在植物抗性中起关键作用。最早的研究发现，氢气可参与HO-1信号系统的调控，显著改善百草枯引起的苜蓿氧化应激[13]。HO-1已被证明参与植物的一系列非生物胁迫反应，包括盐、重金属、紫外线和干旱[14，15]。此外，氢气在植物对渗透压、低温、盐胁迫和重金属胁迫的响应中起重要作用，具有一定的缓解作用。在氢水处理下，油菜籽幼苗对盐胁迫、干旱胁迫或Cd胁迫的耐受性可以增强[16]。

氢气主要通过提高抗氧化能力和增加细胞膜的稳定性来帮助植物抗性，这有助于应对压力。在低温条件下，在百合上喷洒氢水可以增加花蕾的产量。氢气能降低活性氧水平，减少渗透和脂质过氧化，从而提高芽褐变的耐寒性[17]。氢水调节ROS水平的降低，缓解GA诱导的小麦aleurone层程序性细胞死亡[18]。

关于氢在黄瓜抗性中的作用的研究较少，特别是在对寒冷胁迫的反应方面。因此，本研究以金燕4号为试验材料。首先，利用株高、茎粗、根长、光合作用指标等形态学指标研究氢水的作用。然后，测定了一些抗氧化剂以及抗坏血酸和谷胱甘肽等抗氧化剂的活性和基因表达，活化氧代谢的机制。确定了氢水在黄瓜对冷应激反应中的作用和机制。这有助于确定氢水是否是氢气，是一种清洁肥料，可广泛应用于农业生产，可提高作物产量，增强植物活力，减少农药化肥的使用，促进绿色农业的发展。

氢水可以在寒冷胁迫下促进黄瓜的生长发育

氢水可以促进黄瓜幼苗的生长发育。如图1结果表明，氢水处理组黄瓜幼苗比对照组更健壮。寒冷的压力会破坏黄瓜的生长和发育。冷胁迫后黄瓜幼苗短于对照组。氢水可以减轻这种损害。与对照组相比，冷胁迫处理显著降低了株高、茎粗、叶面积、鲜重和干重40%、67.5%、22.9%、20.1%和21.3%。与冷胁迫处理的植物相比，氢水+LT处理显著提高了24.4%、108.1%、10%、41.7%和53.4%的指标（图2A-E）。

主要参考文章

论文作者来自沈阳农业大学

Wang X, An Z, Liao J, Ran N, Zhu Y, Ren S, Meng X, Cui N, Yu Y, Fan H. The Role and Mechanism of Hydrogen-Rich Water in the Cucumis sativus Response to Chilling Stress. Int J Mol Sci. 2023 Apr 4;24(7):6702.