CN102657221B - 一种富氢液态植物生长调节剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于植物生长调节物质开发与利用领域。该富氢液态植物生长调节剂，溶剂中氢的饱和度为0.1~100%，所述溶剂为水或25~100%强度的Hoagland营养液或木村B营养液或TAP营养液或MS培养液。所述溶剂中还添加有终浓度为0~1000μmol/L的钙盐或水杨酸或水杨酸盐或水杨酸衍生物或腐植酸或腐植酸盐。对植株、植物组织和种子进行灌溉、喷洒或浸泡等处理，可以有效促进植物生长和形态建成，加快种子萌发，降低重金属积累，提高抗氧化能力以及改善抗/耐逆性。该法具有无污染、环保、低成本和应用范围广的特点，适用于农田化学调控、种源农业、环境与植物营养学、植物组织培养以及延长切花保鲜时间等领域。
Description
技术领域
本发明涉及植物生长调节物质的开发与利用领域，具体涉及一种富氢液态植物生长调节剂及其制备方法与应用。
背景技术
农作物生长过程中，经常会出现各种不利环境，如冷胁迫、干旱胁迫、重金属胁迫、病害等，这些环境会严重影响农作物的生长状态，如鲜重和干重的减少、叶绿素含量降低，导致作物产量和质量的下降。此外，上述的逆境因素还会导致植物体内产生过多的活性氧，进而造成氧化胁迫。活性氧造成严重的植物细胞损伤，包括膜脂和蛋白的氧化、RNA的降解、离子泄漏、DNA降解和细胞死亡。这些微观的分子水平上的变化往往会对植物造成致命的损伤。
在植物和动物体中，原生的和次生的氧化胁迫是导致疾病和加速机体衰老的重要因素之一。在对人的研究中的一个重要的部分就是寻找更好的抗氧化剂以增强人抵抗疾病的能力。2007年，日本的一个研究小组研究发现氢气可以作为抗氧化物选择性地清除小鼠细胞中的氧自由基。此后，进一步的研究发现氢气/富氢水具有抗炎、修复辐射损伤、缓解抗癌药物的肾毒性以及黄疸病导致的肝损伤等。大量的动物实验表明氢气/富氢水对动物体具有明显的调节生长和提高抗逆性等作用。在植物中，关于氢气的研究往往集中于藻类产氢和产业应用方面，对于氢气对植物生长和抗逆性调节作用一直未有涉及。但是，在上世纪60年代时，高等植物释放氢气的现象就已经被发现，氢气释放的现象贯穿植物生长发育的各个环境，而且氢气的释放并不依赖于植物的共生菌，这暗示了高等植物释放氢气是其自主的生理行为，并可能具有一定的生理功能。
氢气是目前已知的世界上最轻的气体。在自然界中存在的同位素有：1H(氕）、2H(氘，重氢）、3H(氚，超重氢）。它的密度非常小，只有空气的1/14，即在标准大气压，0°C下，氢气的密度为0.0899g/L，沸点为-252.77°C，熔点为-259.2°C，相对分子质量为2.016，导热系数为0.1289w/(m·K)。常温下，氢气的性质很稳定，不容易与其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），氢气的化学性质则非常活泼，常用作还原剂。制取氢气的方法有很多，如电解水或食盐水、金属置换（锌与稀硫酸或铝与稀氢氧化钠反应）、含氢化合物分解（NaBH4或KBH4与水反应）、藻类发酵等。但考虑到产物纯度、经济和实用等因素，在实验室中研究人员常常采用电解水、NaBH4或KBH4分解或藻类发酵的方法制取氢气，也可直接从厂家购买气体钢瓶。在氢气的储运方面，由于氢气密度低、分子直径小，极易扩散，甚至可以直接穿过橡胶和玻璃等材料的分子间隙逃逸；另一方面，由于氢气无色、无嗅、无毒且易燃易爆，液态氢泄漏时还会造成冻伤和窒息等，因此氢气在储运过程一般选择质地致密的密封铝罐或合金钢瓶，并在氢气中加入适量乙硫醇，以便感官察觉。由于氢气特殊的理化性质，目前实验室检测氢气的方法还非常有限，氢气一般采用气相色谱检测，检测器采用热导检测器。
植物生长调节剂是具有植物激素活性的化学物质，能够调节细胞的分裂和伸长、种子的休眠与萌发、植株的生长、发育、开花和结果，以及果实的成熟、着色与保鲜等农艺性状。将植物生长调节剂作为一项常规措施引入日常农田管理，能够明显增强作物抗逆性、改善农产品品质以及提高产量等。由于植物生长调节剂具有用量少、成本低、见效快、收益高、节工时等优点，它已经成为现代农业实现优质高产的有效措施之一。近年来，随着广大人民群众对农产品需求日趋多元化，植物生长调节剂的需求量迅速增长。然而，目前市场上的植物生长调节剂大多是由多种元素配伍和（或）植物激素（或合成衍生物）按一定比例配合制成。总的来说，其成分和作用机理比较复杂，固态的植物生长调节剂在储运和配制方面也有一定要求，不易被普通农户掌握，因此施用效果也不够稳定；此外，过量使用人工合成的化学品的潜在危险性也不明确。因此，开发成分简单绿色的植物生长调节剂是其进一步发展的内在需求。
在农业实践中，人们已逐步掌握了改善作物生长状况、优化农艺性状、提高抗逆性和增加产量等方法，如选育良种、合理施肥、优化栽培和耕作方法等。尽管上述方法在理论上均得到了证实，但在实践中投入成本较高，技术开发周期也较长。因此，研发和推广使用高效的绿色植物生长调节剂既可以调节作物的生长情况、优化农艺性状和提高抗逆性等，同时也可以有效地弥补上述方法的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富氢液态植物生长调节剂及其制备方法与应用，克服现有技术中使用多种元素以及植物激素或者生长调节物质存在的效果不稳定、具有副作用、价格昂贵等缺陷，通过溶液逐步释放氢气，从而提供一种能促进植物生长发育和形态建成，增强各种代谢能力，增加产量和改善品质等各种农艺性状，以及提高植物抗/耐逆能力。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的：一种富氢液态植物生长调节剂，溶剂中氢的饱和度为0.1~100%，所述溶剂为蒸馏水或25~100%强度的Hoagland营养液或木村B营养液或TAP营养液或MS营养液。
所述溶剂中还添加有终浓度为0~1000μmol/L的钙盐或水杨酸或水杨酸盐或水杨酸衍生物或腐植酸或腐植酸盐。
所述富氢液态植物生长调节剂的制备方法，首先制备氢气，然后将氢气通入所述溶剂中30min以上，进一步稀释得到不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂。
所述氢气采用电解水法或者化学法或者发酵法制备或者由氢气钢瓶释放。
所述的富氢液态植物生长调节剂的应用，将富氢液态植物生长调节剂对植物进行灌溉、喷洒（30-60升/亩）、浸泡或浸种处理。所述灌溉、喷洒处理时间为1~90天；所述浸泡或浸种处理时间为1~10天。
所述植物包括单子叶植物、双子叶植物或裸子植物的种子、植株、花序、果实或组织培养材料。
所述电解水法为：采用2~24V直流电压电解蒸馏水，经水气分离和干燥后得到干燥的纯氢气，其中被电解的蒸馏水中含300~1000ppm KOH或NaOH。
所述化学法为：采用NaBH4或KBH4在碱性水溶液中水解制备氢气，其产氢反应溶液配比的质量分数为20% NaBH4或KBH4、10% NaOH和70% H2O，催化剂CoCl2的投放质量为NaBH4或KBH4使用量的1/50，经水气分离和干燥后得到干燥的纯氢气。
所述发酵法为：将藻类在灭菌的天然海水或TAP培养液中密闭脱氧培养，随时监测氢气产生量，待氢气分压稳定在0.4MPa以上；其中所述藻类为莱茵衣藻（Chlamydomonasreinhardtii）、亚心型扁藻（Platymonas subcordiformis）、椭圆扁藻（Platymonas elliptica）、钝顶节旋藻（Arthrospira platensis）、斜生栅藻（Scenedesmus obliqnus）、雪衣藻（Chlamydomonasnivalis）、八月衣藻（Chlamydomonas augustae）、小球藻（Chlorella vnlgaris）、蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）。
本发明有益效果：我们近几年一直专注于氢气对植物的作用的研究。研究结果表明，氢气具有较强的抗氧化能力，增强植物对于各种不利因素的抵抗能力，这主要得益于氢气增强了植物清除活性氧的能力，减少了活性氧对细胞造成的伤害。氢气还能增加植物的叶绿素的含量，增强植物的光合能力。微量的氢气即能保护植物脱离不利因素的影响，使植物各项生理指标恢复到正常水平。
我们的研究还发现氢气不仅可以增强植物抵御不良环境的能力，它还可以显著增加农作物的产量，促进农作物发育，例如促进主根伸长，诱导侧根和不定根发生等。
本发明所用的是能直接缓释低浓度氢气的富氢液态植物生长调节剂，常温下，氢气可以自然从液体中释放到空气中，从而在施用该植物生长调节剂的植物材料周围形成氢气氛围，并被植株、植物组织和种子所直接吸收。在正常条件下，饱和富氢水大约含2.0ppm氢气，该浓度远低于氢气爆炸极限，没有爆燃的危险。此外，该浓度对人体也没有窒息的危险，因此该植物生长调节剂可以有效的避免氢气对人体的各种潜在危害；而氢气进入植物材料体内后也可以进一步诱导一氧化碳（CO）等气体信号分子的释放与扩散，从而协同改善植物材料的各种农艺性状，提高各种代谢功能以及非生物/生物胁迫耐/抗性。
本发明进一步证实氢气可以通过诱导血红素加氧酶活性（催化产生CO），进而提高植物的抗/耐逆性、改善农艺性状、上调各种代谢功能。
采用富氢液态植物生长调节剂来提高作物的抗/耐逆性、农艺性状和代谢功能，与其它化学调控方法相比更具有优良的性价比和环保优势。本发明不仅可以为作物发育生理和逆境生理研究提供实践依据，而且也为植物化学调控与相关产品开发提供新的实践思路。
本发明所提供一种富氢液态植物生长调节剂及其应用，还具有以下优点：
1）成本低：本发明中的富氢液态植物生长调节剂来源广泛，可以通过电解水获得，也通过化学法获得，据测算，1kg KBH4至少可以制备1万升饱和富氢水，价格便宜；
2）稳定性高：本发明中的富氢液态植物生长调节剂释放的氢气浓度在正常条件下化学性质稳定，扩散快，使用浓度非常低，没有爆燃的危险；
3）无污染、无残留、环保：由于氢气在正常条件下化学性质稳定，不会与环境发生次生反应，无残留，不会对人体或环境产生不良影响；
4）应用范围广：本方法专用于包括农用化学品开发、农田化学调控、种源农业的无公害生产、组培、果蔬贮藏以及切花保鲜等领域，其中氢气被植物吸收后还可以产生CO等信号分子，或通过调节植物激素含量调控植物耐/抗逆性、改善各种农艺性状以及上调各种代谢功能，因此与其它化学调节物质相比还具有多效性的特点。
附图说明
图1为富氢液态植物生长调节剂诱导油菜侧根发生。
图2为富氢液态植物生长调节剂诱导青菜侧根发生。
图3为富氢液态植物生长调节剂促进番茄主根伸长。
图4为富氢液态植物生长调节剂诱导黄瓜下胚轴不定根发生。
图5为富氢液态植物生长调节剂缓解氧化胁迫导致的紫花苜蓿主根生长抑制。
图6为富氢液态植物生长调节剂缓解赤霉素诱导的小麦糊粉层细胞凋亡。
图7为富氢液态植物生长调节剂缓解干旱胁迫引起的紫花苜蓿叶片失水，并且诱导气孔关闭。
图8为富氢液态植物生长调节剂缓解盐胁迫导致的紫花苜蓿主根生长抑制。
图9为富氢液态植物生长调节剂缓解冷胁迫导致的紫花苜蓿主根生长抑制。
图10为富氢液态植物生长调节剂提高紫花苜蓿叶片的叶绿素含量。
其中：上述图中的不同字母表示不同处理间的差异具有显著性（P<0.05）；标星号的表明该处理组与对照组在P<0.05水平上具有显著差异。
具体实施方式
Hoagland营养液参照文献Hoagland DR,Arnon DI.1950.The water-culture method for growingplants without soil.Circular 347.University of California Agricultural Experimental Station,Berkeley(Hoagland DR,Arnon DI.1950.无土水培法.通告 347.加利福利亚大学农业试验站,伯克利)配制；
木村B营养液参照The International Rice Research Institute,1980.The International RiceResearch Institute,Standard Evaluation System for Rice.P.O.Box 933,Manila,Philippines,pp:36-37.(国际水稻研究所,1980.国际水稻研究所,水稻标准评估系统.邮政信箱933,马尼拉,菲律宾,pp:36-37.)配制；
MS培养液参照文献Murashige T,Skoog F,1962.A revised medium for rapid growth andbioassays with tobacco tissue cultures.Plant Physiol,15:473-497.(Murashige T,Skoog F,1962.一种改良的快速培养和鉴定的烟草组织培养基.植物生理学,15:473-497.)配制；
TAP培养液参照文献Andersen RA(ed.)(2005):Algal culturing techniques,pp:578,ElsevierAcademic Press,London.(Andersen RA(ed.)(2005):藻的培养技术,pp:578,爱思唯尔出版社,伦敦)；
Gorman DS,Levine RP(1965):Cytochrome f and plastocyanin:their sequence in thephotosynthetic electron transport chain of Chlamydomonas reinhardii.Proc Natl Acad Sci USA 54:1665-1669.(Gorman DS,Levine RP(1965):细胞色素f和质体蓝素:它们在莱茵衣藻光合电子传递链中的顺序.美国科学院院报 54:1665-1669)；
Harris EH(1989):The Chlamydomonas sourcebook:a comprehensive guide to biology andlaboratory use.Academic Press,San Diego,780pp.(Harris EH(1989):莱茵衣藻手册:生物和实验室使用指南.科学出版社,圣迭戈,780pp)；
Sueoka N(1960):Mitotic replication of deoxyribonucleic acid in Chlamydomonas reinhardi.ProcNatl Acad Sci USA 46(1):83-91.(Sueoka N(1960):莱茵衣藻有丝分裂中的DNA复制.美国科学院院报46(1):83-91)配置。
实施例1：增强水稻抵抗盐胁迫的能力
以水稻“武育粳3号”种子为材料，使用150mmol/L NaCl溶液对水稻种子进行盐胁迫处理1天，并通过添加由钢瓶释放的氢气通入蒸馏水中配置而成的不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，研究不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对盐胁迫下水稻种子萌发的影响。富氢液态植物生长调节剂的氢气饱和度分别为0.1%、1.0%、10.0%，并以不含H2的溶液作对照试验研究发现，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对盐胁迫下水稻种子萌发抑制均有缓解作用，如表1所示，其中1.0%饱和度（释放大约0.02ppm氢气）富氢液态植物生长调节剂的缓解效果最为明显，显示富氢液态植物生长调节剂对盐胁迫下水稻种子的萌发抑制具有缓解作用。
其中，溶液中氢气含量测定方法如下：
量取少于10ml（不多于顶空进样瓶体积的一半，一般使用容量为20ml的顶空进样瓶）的溶液加入顶空进样瓶，向瓶中吹扫纯氮气30s后立即盖紧瓶盖，70°C下孵育2h后待测。使用气密针吸取适量气体，迅速将样品注入气相色谱仪进样口后开始测定，载气为氮气，检测器为热导检测器，下同。
表1.富氢液态植物生长调节剂处理2天对盐胁迫下水稻种子萌发的影响
CK为对照组，*和**分别代表与CK相比差异达到显著以及极显著水平，P<0.05或P<0.01，下同。
实施例2：提高盐胁迫下水稻种子淀粉酶活性、还原糖和可溶性总糖含量
以水稻“武育粳3号”种子为材料，使用150mmol/L NaCl溶液对水稻种子进行盐胁迫处理1天，然后添加通过电解水获得的氢气并通入蒸馏水中制得的不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，研究不同饱和度富氢液态植物生长调节剂对盐胁迫下水稻种子萌发过程中淀粉酶活性、还原糖和可溶性总糖含量的影响。富氢液态植物生长调节剂的饱和度分别为0.1%、1.0%、10.0%，并以不含H2的溶液作对照试验，研究发现，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂均可以提高盐胁迫下水稻种子淀粉酶活性、还原糖和可溶性总糖含量，如表2所示，其中1.0%饱和度（释放大约0.02ppm氢气，测定方法同上）的富氢液态植物生长调节剂的效果最为明显。
表2.富氢液态植物生长调节剂（处理2天）对盐胁迫下水稻种子萌发过程中淀粉酶活性、还原糖和可溶性总糖含量的影响
实施例3：增强小麦抵抗渗透胁迫的能力
以小麦“扬麦13”两叶一心期幼苗为材料，使用20%（w/v）聚乙二醇（PEG）溶液对小麦幼苗进行渗透胁迫处理1天，并通过添加由KBH4制得氢气，并通入MS培养液中制得的不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，研究不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对渗透胁迫下小麦幼苗生长的影响。富氢液态植物生长调节剂的饱和度分别为0.1%、1.0%、10.0%，并以不含H2的溶液作对照试验，研究发现，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对渗透胁迫下小麦幼苗生长抑制均有缓解作用，如表3所示，其中1.0%饱和度（释放大约0.02ppm氢气，测定方法同上）的富氢液态植物生长调节剂的缓解效果最为明显，显示富氢液态植物生长调节剂对渗透胁迫下小麦幼苗生长抑制具有缓解作用。
表3.不同浓度的富氢液态植物生长调节剂处理2天对渗透（20%PEG）胁迫下小麦幼苗生长的影响
实施例4：增强苜蓿抵抗氧化胁迫的能力
以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，采用NaBH4制得的氢气，通入1/4强度Hoagland营养液，制得50.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气，测定方法同上），处理紫花苜蓿“中木1号”12h，再使用甲基紫精（PQ）处理24h后，测定叶片和根部过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性。以不含H2的1/4强度Hoagland营养液处理作为对照，如表4所示，研究发现，50%饱和度的富氢营养液处理后可以明显提高甲基紫精胁迫下紫花苜蓿叶片和根部抗氧化酶活性，从而缓解甲基紫精胁迫导致的氧化伤害。
表4.50%饱和度富氢液态植物生长调节剂对甲基紫精胁迫1天后紫花苜蓿叶片（A）和根系（B）抗氧化酶活性（SOD活性为U·g-1DW，其它为μmol·min-1·g-1DW）的影响
(A)
(B)
实施例5：提高甜瓜的产量
使用KBH4制备氢气，通入蒸馏水中制得饱和富氢液态植物生长调节剂，并配制成1.0%、10.0%和100.0%饱和度，在甘肃兰州大棚甜瓜种植区进行灌溉试验，品种为“陇甜1号”，试验小区面积为4×50m2。连续90天采用富氢液态植物生长调节剂灌溉，每日1~3次。以不含H2的水同样灌溉作为对照，如表5所示，结果表明，富氢液态植物生长调节剂灌溉后明显促进甜瓜产量提高，并改善果实品质。与对照相比，上述富氢液态植物生长调节剂浓度的处理小区平均单产分别提高16.23%、35.45%和15.59%，果实中可溶性固形物分别增加7.75%、16.09%和1.68%。
表5.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂灌溉处理对甜瓜产量及品质的影响
实施例6：延长鲜花的保鲜时间
非洲菊品种“奥伯罗伯”购自南京市的花卉市场。采下1小时内立即运回实验室，复水2小时，挑选开花级数为2的鲜花，修剪枝叶至仅保存两片复叶，花枝统一为30cm。采用藻类发酵产生的氢气通入TAP培养液中制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，富氢液态植物生长调节剂的饱和度分别为0.1%、1.0%、10.0%，将不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂、水杨酸（SA，切花保鲜剂的主效成分）、添加有水杨酸的富氢液态植物生长调节剂分别作为瓶插液处理，以水溶液作为对照，如表6所示，结果发现，富氢液态植物生长调节剂具有与水杨酸类似的效果，可以延长切花的瓶插寿命，其中1.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约0.02ppm氢气）的保鲜作用最为明显，与对照相比，平均延长切花寿命4.6天，表明富氢液态植物生长调节剂可以延长切花保鲜时间。此外，添加有水杨酸的富氢液态植物生长调节剂效果更明显。
表6.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对切花非洲菊“奥伯罗伯”瓶插寿命的影响
实施例7：增强苜蓿抵抗重金属胁迫的能力
以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，首先使用含50μmol/L CdCl2的1/4强度Hoagland营养液对紫花苜蓿幼苗进行重金属胁迫2天，然后采用电解水制得的氢气，通入1/4Hoagland营养液，制得100.0%、50.0%、10.0%、1.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂，将不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂、1mmol/L腐植酸（HA）溶液、添加有1mmol/L腐植酸的50%的富氢液态植物生长调节剂再分别培养紫花苜蓿幼苗1天，以不含氢气的1/4强度Hoagland溶液作为对照，如表7所示，研究发现，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂具有与1mmol/L腐植酸（HA）类似的效果，可以减少镉元素在紫花苜蓿体内的积累，其中50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气）的缓解效果最为明显，效果超过1mmol/L腐植酸处理，表明富氢液态植物生长调节剂对镉胁迫下苜蓿幼苗体内镉积累具有缓解作用，但是与腐植酸共同处理时没有明显的加和效应。
表7.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对镉胁迫下紫花苜蓿体内镉积累的影响
实施例8：提高苹果树抵抗冷害的能力
以苹果砧木品种“CX3”（中国农业科学院果树研究所）为材料，采用50孔穴盘育苗，按照常规方法管理，育苗期间的平均昼夜温度为25/16°C，幼苗长至8叶1心时，移入光强300μmol·m-2·s-1、光暗周期12/12小时的光照培养箱内，先在昼夜温度为15°C/10°C的条件下预处理2天，再置于昼夜温度为10°C/5°C下进行处理。处理过程中，每隔3天取样一次，每品种每次取10株，重复3次。使用KBH4制得氢气，通入蒸馏水中配制成饱和度为1.0%、10.0%、50.0%的富氢液态植物生长调节剂，以不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂喷洒12天（30升/亩），每天一次，不含H2的溶液喷洒作为对照（CK）。如表8所示，研究发现，第12天上述饱和度富氢液态植物生长调节剂处理苹果砧木后的冷害指数分别比对照下降28.5%，43.0%和20.8%。
表8.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂处理对苹果砧木冷害程度的影响
实施例9：提高烟草抵抗烟草花叶病毒病的能力
试验地点在云南省烟草科学研究所试验田，供试品种为“NC89”，防治对象为烟草花叶病毒病。对照用清水喷施，实验组使用电解水方法制备氢气，通入清水中配置成1.0%、10.0%、50.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂喷施处理。在烟草幼苗移栽至大田后开始喷施，每8天一次（30升/亩），连续喷施3次。调查各小区的全部烟草苗，统计病情指数和防治效果。在施药后第8、16和24天调查各处理烟株药害情况。大田结果显示，不同浓度的富氢液态植物生长调节剂喷施可以有效的提高烟草抗烟草花叶病毒的能力，如表9所示，其中以50.0%饱和度（释放大约1.0ppm氢气）的富氢液态植物生长调节剂的防治效果最为明显，第24天的防治效果达74.0%，表明富氢液态植物生长调节剂喷施处理可以有效提高植物对生物胁迫的耐性。
表9.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂喷施处理对大田烟草抗烟草花叶病毒能力的影响
实施例10：提高豌豆抵抗紫外辐射的能力
在山东寿光我国蔬菜主要产区试验田开展本试验，豌豆品种为“二村赤花2号”，试验小区面积为4×50m2，采用钢瓶释放的氢气通入清水中配置1.0%、10.0%、50.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂喷施（60升/亩）处理3天，每天1次，对照组采用清水喷洒。研究发现，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂可以缓解紫外辐射胁迫（辐射剂量5.2Wm-2）导致的豌豆幼苗叶片超氧阴离子产生速率，降低细胞膜脂质过氧化情况（以丙二醛含量表示），并保持细胞膜完整性，如表10所示，其中以10.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约0.2ppm氢气）效果为最佳，暗示富氢液态植物生长调节剂喷灌处理可以缓解紫外辐射胁迫导致的氧化伤害。
表10.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂处理3天对紫外辐射胁迫下豌豆幼叶抗氧化能力的影响
*超氧阴离子产生速率、丙二醛含量和细胞膜透性以对照（CK，单独紫外辐射处理，清水喷洒）作为100%
实施例11：促进油菜的侧根形成
以油菜种子“扬油6号”的3日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气，通入蒸馏水中，配置不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，以不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂和萘乙酸（NAA）分别浸根处理幼苗3天（12000lx，光暗周期14h/10h），与对照相比（蒸馏水，0%饱和度富氢液态植物生长调节剂），发现10.0~100.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂与萘乙酸具有类似的效果，可以明显诱导油菜侧根发生，调查的指标分别为侧根原基数、侧根数和侧根长。如图1所示，其中最佳饱和度为50.0%（释放大约1.0ppm氢气），暗示富氢液态植物生长调节剂可以参与诱导油菜的侧根发生。
实施例12：促进青菜的侧根形成
以青菜“苏州青”的2日龄幼苗为材料，采用钢瓶释放的氢气通入蒸馏水中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，以不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂和萘乙酸（NAA）分别浸根处理幼苗3天（12000lx，光暗周期14h/10h）。与对照相比（蒸馏水，0%饱和度富氢液态植物生长调节剂），发现10.0~50.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂与萘乙酸具有类似的效果，可以明显诱导青菜侧根发生，调查的指标分别为侧根原基数、侧根数和侧根长。如图2所示，其中最佳饱和度为10.0%（释放大约0.2ppm氢气），暗示富氢液态植物生长调节剂可以参与诱导青菜的侧根发生。
实施例13：促进番茄主根伸长
以番茄“江蔬14号”3日龄幼苗为材料，采用KBH4水解法制得的氢气通入蒸馏水中，配置不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，以不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂和α-对氯苯氧异丁酸（PCIB）分别浸根处理幼苗3天（12000lx，光暗周期14h/10h）。与对照相比（蒸馏水，0%饱和度富氢液态植物生长调节剂），发现10.0~100.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂与α-对氯苯氧异丁酸具有类似的效果，可以明显诱导番茄主根伸长。如图3所示，其中最佳饱和度为50.0%（释放大约1.0ppm氢气），暗示富氢液态植物生长调节剂可以参与诱导番茄主根的伸长。
实施例14：促进黄瓜不定根形成
以黄瓜“露丰”7日龄幼苗为材料，挑去顶芽并在N-1-萘基邻胺甲酰苯甲酸（植物内源生长素极性运输阻断剂）中处理2日后，采用藻类发酵得到的氢气，通入蒸馏水中配置成不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，以不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂和氯化血红素（Hemin）分别处理浸根幼苗4天（12000lx，光暗周期14h/10h）。与对照相比（蒸馏水，0%饱和度富氢液态植物生长调节剂），发现不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂与氯化血红素具有类似的效果，可以明显诱导黄瓜下胚轴不定根发生。如图4所示，其中最佳饱和度为100%（释放大约2.0ppm氢气），暗示富氢液态植物生长调节剂可以促进黄瓜不定根形成。
实施例15：增强苜蓿氧化胁迫耐性
如图5所示，以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，将藻类发酵得到的氢气通入1/4 Hoagland营养液，配置成不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂。以不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂浸根处理12h，再使用甲基紫精（PQ）处理24h；再移至1/4强度的Hoagland营养液琼脂平板上培养1天（处理全过程均为12000lx，光暗周期14h/10h）。与对照相比（CK，0%饱和度的1/4 Hoagland营养液），发现1~50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂可以不同程度地缓解甲基紫精导致的紫花苜蓿主根生长抑制，其中50.0%饱和度（释放大约1.0ppm氢气）的富氢液态植物生长调节剂的缓解作用最为明显，暗示富氢液态植物生长调节剂可以缓解氧化伤害导致的苜蓿主根生长抑制。
实施例16：延缓赤霉素诱导的小麦糊粉层细胞凋亡
以小麦品种“扬麦13号”的糊粉层为材料，将由电解水法制得的氢气通入含有1mmol/LCaCl2的蒸馏水中，制备不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，并浸泡处理48h，再分别以不含氢气的50μmol/L赤霉素（GA）溶液处理。荧光素二乙酸酯（绿色，染活细胞）和N-(3-三乙基胺丙基)-4-(对二乙氨基苯六三亚乙基四胺)（红色，染死细胞）染色并统计细胞成活率。实验发现与对照组（单加GA）相比，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂可以明显地缓解GA诱导的小麦糊粉层细胞凋亡。如图6所示，其中50.0%饱和度（释放大约1.0ppm氢气）的富氢液态植物生长调节剂的缓解作用最为明显，暗示富氢液态植物生长调节剂可以缓解GA诱导的小麦糊粉层细胞凋亡。
实施例17：增强苜蓿抵抗干旱胁迫的能力
以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气，通入1/4强度Hoagland营养液中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，浸根处理12h，以不含氢气的1/4强度Hoagland营养液处理作为对照（CK）；去除液体后分别进行干旱处理，6h后测定叶片含水量和气孔关闭率。如图7所示，50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气）处理后可以明显提高紫花苜蓿抗旱的能力，叶片相对含水量较对照组提高15%，叶片气孔的关闭率也明显高于对照组。
实施例18：增强苜蓿抵抗盐胁迫的能力
以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气，通入1/4强度Hoagland营养液中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，浸根处理12h后，再使用75mmol/L NaCl胁迫处理2天。以不含氢气的营养液处理作为对照，图8的实验结果发现富氢液态植物生长调节剂可以明显缓解NaCl胁迫对苜蓿主根伸长的抑制，其中以50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气）处理效果最好。
实施例19：增强苜蓿抵抗冷胁迫的能力
如图9所示，以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气，通入1/4强度Hoagland营养液中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，浸根处理12h后，于4°C下培养模拟冻害，以不含氢气的营养液处理作为对照，发现富氢液态植物生长调节剂处理可以不同程度的缓解冻害对苜蓿主根伸长的抑制，其中以50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气）的处理效果最好。
实施例20：提高苜蓿叶片的叶绿素含量
以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气，通入1/4强度Hoagland营养液中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，浸根处理12h后避光置于25°C，以不含氢气的营养液处理作为对照，3天后取叶片，提取并测定叶绿素含量。图10的结果表明，50%饱和度的处理过的苜蓿叶绿素含量比对照组提高16%。
实施例21：降低铝胁迫下水稻体内铝元素的积累
如表11所示，以水稻“武育粳3号”14日龄幼苗为材料，使用含30μmmol/L AlCl3的木村B营养液对水稻幼苗进行胁迫，并采用电解水制得的氢气通入含Al的木村B营养液,制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，将上述富氢液态植物生长调节剂、1mmol/L腐植酸钾（HAK）和Al的组合处理溶液、同时添加有腐植酸钾和Al的50%富氢液态植物生长调节剂分别浸根处理水稻幼苗，以不含氢气的AlCl3木村B营养液作为对照。如表11所示，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂可以减少Al元素在水稻体内的积累，其中50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气）的缓解效果最为明显，效果比1mmol/L腐植酸钾（HAK）明显提高，两者复配处理效果更为明显，表明富氢液态植物生长调节剂对铝胁迫下水稻幼苗体内铝积累具有缓解作用。
表11.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对铝胁迫下水稻体内铝元素积累的影响
实施例22：提高切花抗氧化酶活性
实验在云南省农业科学院花卉研究所进行，以玫瑰品种“路易十四”切花为实验材料，采下1小时内立即运回当地的实验室，复水2小时，挑选开花级数为2的鲜花，修剪枝叶至仅保存两片复叶，花枝统一为30cm。采用钢瓶释放的氢气通入蒸馏水中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，富氢液态植物生长调节剂的饱和度分别为0.1%、1.0%和10.0%；将不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂、水杨酸钠（SA-Na，切花保鲜剂的主效成分），富氢液态植物生长调节剂与水杨酸钠复配分别作为瓶插液处理，以蒸馏水作为对照（CK），如表12所示，不同饱和度富氢液态植物生长调节剂具有与1mmol/L水杨酸钠（SA-Na）类似的效果，提高切花花瓣抗氧化酶活性，其中1.0%饱和度富氢液态植物生长调节剂（释放大约0.02ppm氢气）的效果最为明显，效果比1mmol/L水杨酸钠明显提高，1.0%饱和度富氢液态植物生长调节剂与1mmol/L水杨酸钠复配的效果更为明显，表明富氢液态植物生长调节剂可以提高切花花瓣抗氧化酶活性，从而延缓衰老。
表12.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对切花玫瑰“路易十四”花瓣抗氧化酶活性（μmol·min-1·g-1DW）的影响
实施例23：提高血红素加氧酶活性
以油菜“扬油6号”3日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气通入蒸馏水中，配置不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂、以富氢液态植物生长调节剂分别浸根处理幼苗12小时（12000lx）。如表13所示，与对照相比（0%饱和度的蒸馏水），发现10~100%饱和度的富氢液态植物生长调节剂可以明显诱导油菜根部血红素加氧酶活性，其中以50.0%饱和度（释放大约1.0ppm氢气）为最佳效果。
表13.不同饱和度富氢液态植物生长调节剂对油菜根部血红素加氧酶活性（μmol·min-1·g-1DW）的影响
实施例24：提高马铃薯疮痂病抗性
以马铃薯疮痂病敏感品种“夏博蒂”为试验材料，试验划分12个小区，并采用电解水法制得的氢气，分别施加对照处理（蒸馏水，CK）、50μmol/L乙酰水杨酸（Ac-SA）、氢气通入蒸馏水中，配置50%饱和度富氢液态植物生长调节剂（H2 50）和氢气通入含有50μmol/L乙酰水杨酸的蒸馏水中，配置成含有50μmol/L乙酰水杨酸的50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（Ac-SA+H2 50），每个处理设置3个重复，每个试验小区面积为30平方米。试验在5~8月疮痂病爆发季节进行，分别于种苗定植后的第15天和第22天各进行一次叶面喷施，30升/亩。结薯后统计感病率，当病斑面积大于等于薯皮表面积的1/4时定义为感病。如表14所示，50μmol/L乙酰水杨酸（Ac-SA）和50%饱和度富氢液态植物生长调节剂（H2 50）可以明显降低马铃薯疮痂病感病率，两者共同处理（含有50μmol/L乙酰水杨酸的50%饱和度富氢液态植物生长调节剂）可以进一步降低马铃薯疮痂病的感病率。
表14.富氢液态植物生长调节剂和乙酰水杨酸处理对马铃薯疮痂病感病率的影响
实施例25：提高葡萄产量
以葡萄品种“红提”为试验材料，分别设置4个试验小区，每小区400平方米，并采用电解水法制得的氢气，分别喷施对照处理（蒸馏水，CK）、0.1g/L植物生长调节剂碧护（BH）、氢气通入蒸馏水中配置成25%富氢液态植物生长调节剂（H2 25）和含0.1g/L植物生长调节剂碧护的25%富氢液态植物生长调节剂（BH+H2 25）。花前开始喷施，每5天喷施一次，共喷施6次（40升/亩），收获后调查葡萄果实产量。如表15所示，0.1g/L碧护（BH）和25%富氢液态植物生长调节剂均可以明显提高葡萄产量，而两者共同施用后增产效果更为明显。
表15.富氢液态植物生长调节剂和碧护对葡萄产量的影响
实施例26：缓解重金属胁迫下银杏萌发抑制
以购自江苏省泰兴市市场的银杏种子为试验材料。采用电解水法制得的氢气，将氢气通入蒸馏水中配置成不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，挑选大小重量基本一致的银杏种子，用蒸馏水（CK）和饱和度分别为10.0%、50.0%和100.0%的富氢液态植物生长调节剂浸泡24h后均匀地播撒在含50mg/L CdCl2的培养皿中，避光置于25°C中培养5天后统计萌发率。如表16所示，10.0~100.0%饱和度的富氢液态植物生长调节剂浸种后可以缓解50mg/LCdCl2胁迫导致的银杏种子萌发抑制，其中50.0%（大约释放1.0ppm氢气）的缓解作用最为明显。
表16.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂浸种对CdCl2胁迫导致的银杏种子萌发抑制的缓解作用
实施例27：提高脱落酸含量
以紫花苜蓿“中木1号”10日龄幼苗为材料，采用电解水法制得的氢气，通入1/4强度Hoagland营养液中，制得不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂，浸根处理24h后取紫花苜蓿根部测定脱落酸含量，以不含氢气的营养液处理作为对照（CK），如表17所示，不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂可以提高紫花苜蓿根部脱落酸含量，其中50%饱和度的富氢液态植物生长调节剂（释放大约1.0ppm氢气）的效果最为明显，而脱落酸具有调节植物干旱耐性的作用，提示氢气对植物干旱耐性具有调节作用。
表17.不同饱和度的富氢液态植物生长调节剂对紫花苜蓿根部脱落酸的提高作用
Claims (4)
1.一种富氢液态植物生长调节剂，其特征在于：首先制备氢气，然后将氢气通入溶剂中30 min以上，进一步稀释得到饱和度为0.1~50%的富氢液态植物生长调节剂，所述溶剂为水或25~100%强度的Hoagland营养液或木村B营养液或TAP营养液或MS培养液；所述溶剂中还添加有终浓度为0~1000 μmol/L 的钙盐或水杨酸或水杨酸盐或水杨酸衍生物或腐植酸或腐植酸盐。
2.根据权利要求1所述的富氢液态植物生长调节剂，其特征在于：所述氢气采用电解水法或者化学法或者发酵法制备或者由氢气钢瓶释放。
3.权利要求1所述的富氢液态植物生长调节剂的应用，其特征在于：将富氢液态植物生长调节剂对植物进行灌溉、喷洒、浸泡或浸种处理；所述植物包括单子叶植物、双子叶植物或裸子植物的种子、植株、花序、果实或组织培养材料。
4.根据权利要求3所述的富氢液态植物生长调节剂的应用，其特征在于：所述灌溉、喷洒处理时间为1~90天；所述浸泡或浸种处理时间为1~10天。
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