加载中…氢农业时代的到来的前提是氢酶的科研及其产业化
(2014-11-17 16:23:06)
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健康留学生 |
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我国氢科技农业为什么开展缓慢？其中之一是人们在认识氢农业时存在误区，其实氢农业和氢气农业是两回事。氢气可以用于农产品保险和包装但是不是氢农业本身。
氢元素是世界上分布最广泛的元素，占宇宙质量的75%以上，也是组成人体最多的元素。氢气是我们非常熟悉的无色、无嗅、无味的气体，长期以来，被人们认为是没有生理效应的气体分子，作为一种可以开发利用的未来清洁能源。
在20世纪30年代和40年代，人们发现，部分细菌和藻类能够产生氢气。
如何能开启一个崭新的“氢农业时代”？
植物能产生氢气
1931年，有学者首次报道，细菌能够释放氢气。1942年，人们又发现，绿藻也能够产生氢气。现在人们知道，大部分细菌和藻类都能够在一定条件下制造氢气。然而，植物是否也能够产生氢气呢？
1947年，博伊琴科发现，从藻类中分离的叶绿体能够释放氢气。由于高等植物叶片都含有叶绿体，因此人们自然会推断，高等植物都能产生氢气。直到1961年，萨那德则才发现，高等植物叶片能够释放和利用氢气。1964年，伦威克等发现，许多高等植物能够释放氢气，同时发现，氢气处理冬黑麦种子后，萌发速率加快。1986年，麦婀玲和吉布斯在莱茵衣藻的叶绿体中分离得到了具有产氢活性的氢化酶；据此推测，某些高等植物中也应该存在氢化酶。1986年，托雷斯等发现，大麦根能产生并释放氢气，并检测到氢化酶活性，确认高等植物能够释放氢气。
人们研究生物产氢的目的，仅在于获取清洁的生物能源，并没有意识到，氢气对植物的生物效应，而植物产生的氢气无论从产量，还是收集方便性来看，都不如细菌和藻类；因此，高等植物产氢的研究长期受到冷落。
氢气的植物学效应非常显著
最早发现氢气的植物学效应的，应该是在1964年伦威克等发现，氢气处理冬黑麦种子后萌发速率更快。然而，当时的科学家们并没有对氢气的植物学效应进行进一步深入探讨。直到氢气的医学效应得到广泛关注之后，氢气的植物学效应才开始被重新关注。
氢气对植物的生理功能具有重要调节效应，特别是对植物抵御逆境胁迫具有重要的作用。研究发现，氢气对绿豆、水稻以及苜蓿的种子萌发具有重要影响；同时发现，氢气水处理可提高水稻以及拟南芥的盐胁迫抗性。此外，还发现氢气水处理还能影响植物开花时间。南京农业大学的研究人员发现，氢气水处理可以诱导苜蓿抗氧化酶基因以及血红素加氧酶1基因的表达并提高其酶活性，减轻由百草枯引起的氧化伤害。他们认为，氢气可能是一种经由血红素加氧酶1信号途径减轻氧化伤害的气体信号分子。他们还发现，氢气水处理可以提高水稻以及拟南芥的耐盐性，而这种耐盐性的提高可能与氢气减轻了盐胁迫诱发的活性氧伤害有关。此外，他们发现，氢气能够提高苜蓿重金属镉的抗性是因为氢气提高了苜蓿的抗氧化能力。
可诱导植物中的抗氧化酶基因的表达的同时，发现氢气可以通过影响植物激素受体蛋白基因的表达而调节植物激素的作用，同时植物激素以及胁迫因子能够诱导水稻产生氢气。从基因进化角度，推测产生氢气的蛋白可能是来自水稻的氢化酶基因，发现水稻产氢能力和推测的水稻氢化酶基因可以受到多种胁迫因素以及植物激素的诱导。
氢气可能是一种重要的植物气体信号分子，它可能通过参与调控植物激素信号途径影响植物的生长发育与逆境适应。
氢气是未来绿色农药
现代农业的一大特点是大量使用化肥和农药。现在，农药和化肥的滥用产生环境污染、土壤破坏以及食品安全问题。由于氢气的安全性以及氢气水使用的经济性和方便性，使氢气在农业生产上的应用前景将十分广阔。最近，国内数家农业研究机构开展的农田规模化试验表明，氢气和氢气水在农业生产，特别是无土栽培农作物中，应用效果十分显著，对作物的营养价值也有一定正面效应。
在未来，农民可以使用氢水替代或部分替代农药和化肥，让农作物抗病、抗虫和抗旱、抗盐等能力增强，同时，产品品质提升、产量增加。
氢气在农业生产上的应用可能会出现在以下几个方面：
种子萌发：研究发现，氢气可以促进冬黑麦种子的萌发速率，氢水处理可以促进苜蓿等植物种子的萌发。这一发现可能会促进氢气在提高种子萌发率方面的应用。
花期调控：目前已经观察到，玫瑰等植物在氢水处理后改变花期的现象。研究也发现，氢气可以调控植物开花相关植物激素受体蛋白基因的表达。这一发现提示，氢水在园艺方面将有广阔的应用前景。
提高抗逆性：干旱和盐碱等逆境胁迫，往往造成农作物减产甚至死亡。研究发现，氢水可提高水稻、拟南芥以及苜蓿等植物的抗盐碱、干旱等逆境的能力。使用氢水对农作物进行滴灌或喷灌，将提高农作物的抗逆能力，达到防灾减灾的目的。
提高病虫害抗性：研究发现，氢气可以调节许多植物激素受体蛋白基因的表达，其中就包含与抗病虫害相关的植物激素水杨酸和茉莉酸。使用氢水浇灌、喷灌的农作物将可能提高农作物的病虫害抗性，代替农药或减少农药的使用，从而保护环境、提高食品安全。
提高农产品品质：使用氢水浇灌的农作物，比如一些蔬菜、瓜果，可能更加香甜可口。
减少化肥的使用：由于氢气可调节植物激素如生长素、细胞分裂素等的作用，氢水处理往往可以促进植物的生长。目前已经观察到氢水对绿豆等植物的生长具有明显的促进作用。因此，将来有可能广泛应用氢水浇灌农作物，促进植物旺盛生长，从而可以减少化肥的使用。
农作物产品保鲜：由于氢气的抗氧化特性，使用氢气或氢气与其它气体的混合气体可能将有助于农作物产品的保鲜。由于氢气的安全性，没有毒害、没有残留，与其它化学药剂处理保鲜的农产品相比，具有很强的食品安全优势。
渔业生产：水产业尽管目前没有开展相关研究。考虑到氢气对动物疾病预防和治疗的显著效果，因此也是非常值得期待的一个领域。
“氢农业时代”令人向往，但是目前需要许多深入研究与试验要做。首先是探讨氢气对植物效应的作用机理，为氢气农业的应用奠定坚实理论基础；其次，是要进行大规模氢气农业的田间试验，搞清楚氢气及氢气水在农业生产上的使用方法和经济价值，包括使用的浓度、施用的量、施用的次数以及施用方法，在农作物生长的哪个阶段使用更有效，等等。不同的农作物可能有不同的时期和用量使用要求。氢根本问题如果解决，“氢农业时代”将快步向我们走来。
上海氢科技农业园（或农业示范园，均系简称），正式名称应为“上海早露蔬果专业合作社”，地块名称为“浦东新区国家级现代农业示范区——曹路循环农业示范基地”；也是“上海绿萃农业科技有限公司蔬果种植基地”。简易俗称“氢科技农业示范园”，还被有关单位列为“南京农大氢分子生物学农作物示范基地、大学生实习基地”；“上海交大农业与生物学院氢分子研究推广应用果蔬示范基地”；“上海氢分子医学康复专业委员会氢分子生物学农业示范基地”，等。位于浦东川沙。4.28下午我们前往参观，聆听介绍，参与活动，采摘草莓，参加晚宴，结束当天活动。
http://s14/mw690/0030y4nEgy6ISbhmU7H3d&690
1.
http://s13/mw690/0030y4nEgy6ISblBrAg7c&690
2.
http://s4/mw690/0030y4nEgy6ISbohGG7f3&690
3.作为该园东道主，刘老师为我们作了许多介绍。
http://s1/mw690/0030y4nEgy6ISbpNgGIc0&690
4.
http://s14/mw690/0030y4nEgy6ISbscbhzed&690
5.
http://s3/mw690/0030y4nEgy6ISbtHzLIb2&690
6.
http://s1/mw690/0030y4nEgy6ISbvJgsMe0&690
7.请关注这个“氢的重要知识和科技含量”，氢科技研究和实验成果告诉我们，推广应用相关成果必将有益而无害，有利而无弊。
http://s2/mw690/0030y4nEgy6ISbz58MF11&690
8.南京农大实验1：氢气诱导青菜侧根发生；实验2：氢气诱导黄瓜下胚轴不定根发生。均使得植物生命力比不用氢科技的来得强壮些。
http://s3/mw690/0030y4nEgy6ISbBtJt042&690
9.农园在晚餐中让我们品赏“球茎茴香”，其茎和叶烧豆制品，就是茴香豆干的那种美味佳肴味儿。
http://s8/mw690/0030y4nEgy6ISbDSwsv47&690
10.这是农业用的“负氢离子水”滴漏式装置，曾被央视报道为“农业的金光大道”。
http://s12/mw690/0030y4nEgy6ISbGTH3d7b&690
11.这是“负氢离子水”发生器。
http://s3/mw690/0030y4nEgy6ISbIiJACe2&690
12.
http://s13/mw690/0030y4nEgy6ISbKI296dc&690
13.用这种水浇灌农作物，会长势良好；甚至枯萎转变粗壮；而蔬果口味完全自然好吃，无污染无农药。品赏番茄的感觉，不太酸不僵硬，略甜而粉汁，就是小时候吃过的那种番茄味儿。市面上已经不太容易买到纯自然品种。
http://s14/mw690/0030y4nEgy6ISbMYvw17d&690
14.番茄沉甸甸
http://s5/mw690/0030y4nEgy6ISbQcyOMd4&690
15.还在生长着。
http://s15/mw690/0030y4nEgy6ISbSSlga0e&690
16.专门的河道，加入“负氢离子水”养殖鱼虾蟹。
http://s4/mw690/0030y4nEgy6ISbVoBXle3&690
17.河道两端，与外隔断。
http://s12/mw690/0030y4nEgy6ISbZppF17b&690
18.岸上大棚，各自种植蔬菜，这里种的是绿色茄子；其他大棚还各有蔬菜、瓜果、草莓等。草莓季节已到尾声，允许采吃，带走须买，据说是“奶油草莓”，我是怕酸的，试吃几个有点感觉，不很酸、微甜酥嫩，真的比以前所有的草莓要好吃。
http://s11/mw690/0030y4nEgy6ISc3xkrE2a&690
19.河道侧面边上泥土中有许多蟹的作品-“蟹的洞屋”。
http://s13/mw690/0030y4nEgy6ISc6lK0c7c&690
20.两个大学、一个专业委均在这里开辟研究基地，以期推广应用。
1.
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3.作为该园东道主，刘老师为我们作了许多介绍。
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4.
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7.请关注这个“氢的重要知识和科技含量”，氢科技研究和实验成果告诉我们，推广应用相关成果必将有益而无害，有利而无弊。
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8.南京农大实验1：氢气诱导青菜侧根发生；实验2：氢气诱导黄瓜下胚轴不定根发生。均使得植物生命力比不用氢科技的来得强壮些。
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9.农园在晚餐中让我们品赏“球茎茴香”，其茎和叶烧豆制品，就是茴香豆干的那种美味佳肴味儿。
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10.这是农业用的“负氢离子水”滴漏式装置，曾被央视报道为“农业的金光大道”。
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11.这是“负氢离子水”发生器。
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12.
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13.用这种水浇灌农作物，会长势良好；甚至枯萎转变粗壮；而蔬果口味完全自然好吃，无污染无农药。品赏番茄的感觉，不太酸不僵硬，略甜而粉汁，就是小时候吃过的那种番茄味儿。市面上已经不太容易买到纯自然品种。
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14.番茄沉甸甸
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15.还在生长着。
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16.专门的河道，加入“负氢离子水”养殖鱼虾蟹。
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17.河道两端，与外隔断。
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18.岸上大棚，各自种植蔬菜，这里种的是绿色茄子；其他大棚还各有蔬菜、瓜果、草莓等。草莓季节已到尾声，允许采吃，带走须买，据说是“奶油草莓”，我是怕酸的，试吃几个有点感觉，不很酸、微甜酥嫩，真的比以前所有的草莓要好吃。
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19.河道侧面边上泥土中有许多蟹的作品-“蟹的洞屋”。
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20.两个大学、一个专业委均在这里开辟研究基地，以期推广应用。
http://s11/mw690/0030y4nEgy6ISlWxrXI5a&690
21.
http://s8/mw690/0030y4nEgy6ISlZQb0X77&690
22.对生命科学研究，日本是走在世界前列的。这里的图片，展示了日本对植物的实验与结果。
http://s11/mw690/0030y4nEgy6ISm1jltUca&690
23.实验结果表明，“在农作物生长中，氢科技具有优良的推广应用意义”。
http://s6/mw690/0030y4nEgy6ISm3kuUd65&690
24.在真正的生态农业园，丰盛晚宴，让我们品赏了具有“氢科技含量”的十三道该园自产自烧的菜肴，纯真自然，味道非同凡响，均予光盘而结束。
21.
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22.对生命科学研究，日本是走在世界前列的。这里的图片，展示了日本对植物的实验与结果。
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23.实验结果表明，“在农作物生长中，氢科技具有优良的推广应用意义”。
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24.在真正的生态农业园，丰盛晚宴，让我们品赏了具有“氢科技含量”的十三道该园自产自烧的菜肴，纯真自然，味道非同凡响，均予光盘而结束。
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