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在全球范围内，小麦作为一种至关重要的谷物，其消费量位列全球第二。然而，它却极易受到气候变化，特别是降雨量不稳定和极端温度的影响，这些因素严重威胁全球粮食安全。近期，富氢水的研究在植物和农业科学领域引起了广泛关注，因其所展现出的多种功能特性。本研究致力于探讨富氢水如何促进小麦幼苗的生长以及提高其抗旱能力，以期为解决全球粮食安全问题提供新的思路和方法。

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Islam MA, Shorna MNA, Islam S, Biswas S, Biswas J, Islam S, Dutta AK, Uddin MS, Zaman S, Akhtar-E-Ekram M, Syed A, Wong LS, Islam MS, Saleh MA. Hydrogen-rich water: a key player in boosting wheat (Triticum aestivum L.) seedling growth and drought resilience. Sci Rep. 2023 Dec 18;13(1):22521.

摘要 | ABSTRACT
摘要：在现代世界，小麦是全球重要的谷物，也是消费量第二大的谷物，容易受到气候变化的影响。其中包括不稳定的降雨和极端温度，危及全球粮食安全。富氢水（富氢水）的研究因其多种功能而在植物和农业科学中获得了发展势头。本研究考察了不同富氢水处理时间对小麦的影响，发现4h处理的发芽率高，提高了潜力、活力和发芽指标。该处理还提高了相对含水量、根和芽重量以及平均长度。此外，4小时富氢水处理导致种子中叶绿素和可溶性蛋白浓度高，同时减少细胞死亡。4 h和5 h富氢水处理显著升高过氧化氢水平，在富氢水暴露 4 小时后，根和芽中检测到的 NO 高。此外，富氢水处理的种子表现出更高的Zn和Fe浓度，以及根和芽的抗氧化酶活性（CAT、SOD、APX）。这些结果表明，富氢水处理可以促进小麦种子的萌发、生长和养分吸收，从而提高农业生产力。分子分析表明，经4小时富氢水处理后，Dreb1 基因显著上调。因此，它在应对气候变化对小麦生产的影响方面显示出希望。因此，富氢水处理可能是提高小麦植株耐旱性的一种有希望的策略，需要进一步的研究（田间试验）来验证其对植物生长和干旱胁迫缓解的影响。

Abstract: In the modern world, wheat is an important global grain and the second most consumed grain, making it vulnerable to the impact of climate change. This includes unstable rainfall and extreme temperatures, posing a threat to global food security. The research on hydrogen rich water has gained momentum in plant and agricultural science due to its various functions. This study investigated the effect of different hydrogen rich water treatment times on wheat and found that the 4-hour treatment had the highest germination rate, improving potential, vitality, and germination indicators. This treatment also increased the relative moisture content, root and shoot weight, and average length. In addition, 4-hour hydrogen rich water treatment resulted in the highest concentrations of chlorophyll and soluble proteins in the seeds, while reducing cell death. The hydrogen peroxide levels were significantly increased after 4 and 5 hours of hydrogen rich water treatment, and the highest levels of NO were detected in roots and buds after 4 hours of exposure to hydrogen rich water. In addition, seeds treated with hydrogen rich water exhibited higher concentrations of Zn and Fe, as well as antioxidant enzyme activities (CAT, SOD, APX) in roots and buds. These results indicate that hydrogen rich water treatment can promote the germination, growth, and nutrient absorption of wheat seeds, thereby improving agricultural productivity. Molecular analysis showed that after 4 hours of hydrogen rich water treatment, the Dreb1 gene was significantly upregulated. Therefore, it shows hope in addressing the impact of climate change on wheat production. Therefore, hydrogen rich water treatment may be a promising strategy to improve the drought resistance of wheat plants, and further research (field experiments) is needed to verify its effects on plant growth and drought stress relief.

“氢”助乡村振兴
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一、介绍

小麦是一种重要的作物，在确保粮食安全和通过各种价值链推动全球经济方面发挥着至关重要的作用。由于全球人口的增长和农业用地的减少，预计到 2050 年对小麦产品的需求将增加 60%。因此，要满足全球对小麦的需求，小麦单产每年需要提高1.6%。小麦含有碳水化合物（71%）、蛋白质（13%）、水（13%）、脂肪（1.5%），以及微量的磷、烟酸和膳食纤维。然而，气候变化引发的干旱会对农业系统产生负面影响，造成不规则的降雨模式，需要调整作物周期，促进疾病和昆虫动态的变化，终限制小麦增产的潜力。

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在二十一世纪，粮食安全正面临着人类面临的重大挑战，即全球人口的不断增长和高度不可预测的气候。气候变化的影响，包括极端温度和不稳定的降雨模式，将对小麦产生影响，小麦是世界上消费量第二大的谷物作物。气候变化对小麦的生长和生产力产生负面影响，因为它对植物生理过程产生不利影响，例如作物蒸散（ETc）和水分利用效率（WUE）。预计全球气温每升高1°C，全球小麦单产将下降约6.0%±2.9%6.此外，在伊朗进行的研究表明，气候变化将导致粮食产量和水资源减少，同时增加作物对水的需求。

目前，预测干旱这种缓慢演变、持续时间长的气候现象的可能性很小8.干旱可以采取不同的形式，如气象、农业、水文和社会经济，这取决于低降雨持续时间、土壤水分不足或地表和地下水储存枯竭等因素。许多研究报告说，干旱条件对农业有各种影响，包括对小麦生产力的直接影响。据预测，到21世纪末，受全球干旱影响的农业地区将大幅增加。全球75%的小麦收获面积受到干旱的影响，导致平均每公顷减产0.29吨。

干旱胁迫的特点是水分供应不足，导致形态、生化、生理和分子结构发生各种变化。干旱胁迫影响植物功能的各个方面，如光合作用、叶绿素产生、养分代谢、离子吸收和易位、呼吸和碳水化合物代谢。为了在干旱条件下生存，小麦必须适应，研究人员开发了各种抗性基因型，可以帮助维持可溶性糖、脯氨酸含量、氨基酸、叶绿素含量以及酶和非酶抗氧化活性的水平。干旱胁迫导致粮食产量下降11-34%，籽粒灌浆期缩短15-24%。冬小麦单产减少3.09吨×公顷−1与灌溉条件相比，半干旱条件下（46.8%）。

干旱胁迫对孟加拉国的小麦种植产生了重大影响，孟加拉国严重依赖小麦作为第二种主粮作物19.小麦种植有利的温度约为20°C，在17-23°C范围内。在孟加拉国，有记录的低温度徘徊在15°C左右，高温度达到35°C，种植小麦的佳温度范围在20至25°C之间。此外，与该国其他地区相比，西北部地区在很大程度上容易出现干旱条件，并且降水量显着降低，这表明该特定地区的温度也高于该国其他地区。干旱胁迫会导致各种后果，例如作物产量下降、生长发育迟缓、早熟、营养价值降低、对疾病的脆弱性增加以及农民的经济损失。

植物或植物组织可以接受H2作为气体或溶解溶液，通常由鼓泡 H 产生2通过水产生富氢水（富氢水）。富氢水可以通过将其添加到土壤或饲料溶液中或喷洒在叶子上来施用于植物。在存在过量金属离子等压力条件下，富氢水 （富氢水） 已被证明可以促进根系生长，缓解各种应激。正如一些研究表明的那样，被认为与植物信号传导有关。Sun等断言H2对人类食用是安全的，因此可以安全地用于粮食作物的植物处理。Wu等发现卷心菜在受到镉胁迫时表现出更高的抗氧化剂水平，而Chen等人观察到在采后期间，通过使用富氢水，Hypsizygus marmoreus（一种蘑菇）的抗氧化能力得到提高。

尽管研究仍在进行中，但人权观察在减轻小麦对干旱胁迫的易感性方面的具体作用仍不确定。本手稿的主要目的是确定将种子浸泡在富氢水（富氢水）中的佳持续时间，并阐明富氢水如何有助于提高小麦的抗旱性。这是通过检查种子浸泡后发生的形态和生理变化来实现的。在富氢水处理后，小麦中Dreb1基因表达增加的潜在鉴定可能有助于增强干旱胁迫耐受性。此外，该研究还包括相关性分析，以增强和支持研究期间获得的结果。

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