镁基储氢材料在农业应用方面取得新进展

镁基储氢材料释氢，延长鲜切花保鲜

近日，上海交通大学氢科学中心沈文飚教授研究团队在镁基储氢材料的农业应用方面取得新进展，相关论文“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，植物学科前10%的SCI刊物）上发表。该研究以康乃馨切花为研究对象，探讨了氢化镁延长鲜切花保鲜的效果及作用机理，显示出氢化镁在农业应用方面具有一定的潜力。

图1 氢化镁材料的表征图

随着我国经济发展，国人生活水平提高，对花卉的需求也日益增加，鲜切花行业发展迅速，市场规模超千亿。与其他商品不同，鲜切花不耐储藏和运输，因此延长鲜切花保鲜对提高鲜切花的经济效益和观赏价值意义重大。目前商业保鲜剂的主要有效成分具有低毒、污染环境或影响商品香气等副作用，因此开发绿色环保的鲜切花保鲜剂是科研人员面临的挑战。

氢气是目前广泛应用于工业的清洁能源，也是一种具有生物学功能和高生物安全性的气体信号分子。氢气的生物地球化学循环可能与植物的生长发育密切相关。近年来，氢气主要以富氢水的形式应用于氢农业领域。不过，氢气在水中溶解度低，滞留时间短，这给氢气在农业中的应用带来一定的不便。上海交通大学氢科学中心在固态储氢材料方面的研究为探索适用于氢农业的稳定可靠的供氢方式提供了技术支持。

图2 氢化镁延长鲜切花保鲜图

氢化镁是一种高效储氢材料。由于其储氢密度高、环境友好、使用安全便捷，氢化镁作为新能源汽车燃料电池的原料备受关注。同时，氢化镁还作为一种安全的生物供氢材料，已经初步应用于氢医学的研究。不过，氢化镁水溶液为碱性，不利于植物生长，这些缺点限制了其实际应用。本研究以上海交通大学氢科学中心丁文江院士和邹建新教授课题组制备的高纯氢化镁为材料，利用柠檬酸缓冲液进一步提高氢化镁的产氢效率，并调节pH值到植物适宜的范围。实验结果发现，与对照蒸馏水相比，氢化镁-柠檬酸缓冲液可以延长康乃馨切花的瓶插寿命约52%，并比单独使用氢化镁和电解制备的富氢水效果好。进一步研究发现，硫化氢是氢化镁延长康乃馨切花保鲜的下游信号分子，并通过重建氧化还原稳态和调控衰老相关基因（DcbGal和DcGST1）的表达来发挥作用。

图3 氢化镁延长康乃馨切花保鲜的作用机理模式图

我国部分地区土壤和植物镁缺乏症日益严重的问题显示氢化镁在农业生产应用上可能具有很大的潜力。研究人员希望拓展氢化镁的应用范围，从工业到农业，进一步挖掘氢化镁在氢农业中的应用潜力，促进氢经济的全面发展。

本论文通讯作者为沈文飚教授，第一作者为李龙娜实验师（博士生），丁文江院士和邹建新教授参与相关研究。

上述研究得到上海交通大学氢科学中心项目资助，已申请国家发明专利。