鎂基儲(chǔ)氫材料釋氫,延長(zhǎng)鮮切花保鮮
近日,上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心沈文飚教授研究團(tuán)隊(duì)在鎂基儲(chǔ)氫材料的農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面取得新進(jìn)展,相關(guān)論文“Magnesium hydride-mediated sustainable hydrogen supply prolongs the vase life of cut carnation flowers via hydrogen sulfide”在Frontiers in Plant Science(IF5=5.207,植物學(xué)科前10%的SCI刊物)上發(fā)表。該研究以康乃馨切花為研究對(duì)象,探討了氫化鎂延長(zhǎng)鮮切花保鮮的效果及作用機(jī)理,顯示出氫化鎂在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面具有一定的潛力。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,國(guó)人生活水平提高,對(duì)花卉的需求也日益增加,鮮切花行業(yè)發(fā)展迅速,市場(chǎng)規(guī)模超千億。與其他商品不同,鮮切花不耐儲(chǔ)藏和運(yùn)輸,因此延長(zhǎng)鮮切花保鮮對(duì)提高鮮切花的經(jīng)濟(jì)效益和觀賞價(jià)值意義重大。目前商業(yè)保鮮劑的主要有效成分具有低毒、污染環(huán)境或影響商品香氣等副作用,因此開發(fā)綠色環(huán)保的鮮切花保鮮劑是科研人員面臨的挑戰(zhàn)。
氫氣是目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)的清潔能源,也是一種具有生物學(xué)功能和高生物安全性的氣體信號(hào)分子。氫氣的生物地球化學(xué)循環(huán)可能與植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)。近年來(lái),氫氣主要以富氫水的形式應(yīng)用于氫農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。不過(guò),氫氣在水中溶解度低,滯留時(shí)間短,這給氫氣在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用帶來(lái)一定的不便。上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心在固態(tài)儲(chǔ)氫材料方面的研究為探索適用于氫農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定可靠的供氫方式提供了技術(shù)支持。
氫化鎂是一種高效儲(chǔ)氫材料。由于其儲(chǔ)氫密度高、環(huán)境友好、使用安全便捷,氫化鎂作為新能源汽車燃料電池的原料備受關(guān)注。同時(shí),氫化鎂還作為一種安全的生物供氫材料,已經(jīng)初步應(yīng)用于氫醫(yī)學(xué)的研究。不過(guò),氫化鎂水溶液為堿性,不利于植物生長(zhǎng),這些缺點(diǎn)限制了其實(shí)際應(yīng)用。本研究以上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心丁文江院士和鄒建新教授課題組制備的高純氫化鎂為材料,利用檸檬酸緩沖液進(jìn)一步提高氫化鎂的產(chǎn)氫效率,并調(diào)節(jié)pH值到植物適宜的范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)照蒸餾水相比,氫化鎂-檸檬酸緩沖液可以延長(zhǎng)康乃馨切花的瓶插壽命約52%,并比單獨(dú)使用氫化鎂和電解制備的富氫水效果好。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),硫化氫是氫化鎂延長(zhǎng)康乃馨切花保鮮的下游信號(hào)分子,并通過(guò)重建氧化還原穩(wěn)態(tài)和調(diào)控衰老相關(guān)基因(DcbGal和DcGST1)的表達(dá)來(lái)發(fā)揮作用。
我國(guó)部分地區(qū)土壤和植物鎂缺乏癥日益嚴(yán)重的問(wèn)題顯示氫化鎂在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用上可能具有很大的潛力。研究人員希望拓展氫化鎂的應(yīng)用范圍,從工業(yè)到農(nóng)業(yè),進(jìn)一步挖掘氫化鎂在氫農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用潛力,促進(jìn)氫經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。
本論文通訊作者為沈文飚教授,第一作者為李龍娜實(shí)驗(yàn)師(博士生),丁文江院士和鄒建新教授參與相關(guān)研究。
上述研究得到上海交通大學(xué)氫科學(xué)中心項(xiàng)目資助,已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利。
原標(biāo)題:鎂基儲(chǔ)氫材料在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面取得新進(jìn)展