氢气效应分子：植物学研究植物具有合成氢气的能力

氢气生物学效应机制研究中最重要的科学问题之一是找到氢气的分子靶点，植物学研究给氢气效应靶点的研究提供了重要参考信息。
植物具有合成氢气的能力，但其分子基础和细节并不了解。但氢气对植物生理作用和抗病能力调节作用是比较确定的，但是氢气产生大量生物学作用的分子基础仍然不够清楚。有学者曾经提出氢气是一种信号分子和内源性调节分子，但具体作用方式，特别是特异性分子目标是这一领域研究的关键。南京农业大学沈文颷教授是氢气植物学作用领域研究的领先学者，发表了大量氢气植物效应方面的研究论文。且在氢气的农业应用领域进行了大量探索，也取得了包括水稻果蔬等方面的成效。在氢气机制研究方面，植物学研究也非常有独特性。最近这一研究提出硝酸盐还原酶是氢气作用的目标分子，就是这方面研究的重要体现。未来或许可以把氢气效应能凝聚成一个更完整故事，对理解氢气生物学效应，将会产生重要影响。
Cheng P, Wang Y, Cai C, Li L, Zeng Y, Cheng X, Shen W. Molecular hydrogen positively regulates nitrate uptake and seed size by targeting nitrate reductase. Plant Physiol. 2023 Aug 25:kiad474.
 氢气对氮同化调控的工作模型。
当拟南芥在低氮条件下生长时，直接或间接地描述了靶向硝酸盐还原酶NR（去磷酸化等）的氢气（CrHYD1基因调控或去磷酸化等）信号通路的工作模型。然后观察到NUE值较高，种子大小较大。硝酸盐还原酶依赖的一氧化氮（实心箭头）和硝酸盐还原酶不依赖的一氧化氮合成途径（虚线箭头）可能部分参与了上述氢反应。
论文摘要
尽管植物中分子氢（H2）合成的来源仍有待完全阐明，但大量证据表明，植物性H2可以调节发育和胁迫反应。在这里，我们提出了遗传和分子证据表明，硝酸盐还原酶（NR）可能是H2传感的靶标，其正向调节拟南芥（拟南芥）中的氮利用效率（NUE）和种子大小。NR的表达水平和NUE的变化得到控制，特别是低氮供应，与外源性或通过遗传操作提供的H2添加呈正相关。H2实现的硝酸盐同化改善也是通过NR去磷酸化介导的。NR突变损害了种子大小的H2控制。进一步的遗传证据表明，H2，NR和一氧化氮可以协同调节硝酸盐同化以响应N饥饿条件。总的来说，我们的数据表明NR可能是H2传感的靶标，最终正向调节硝酸盐的摄取和种子大小。这些结果为H2信号及其在植物代谢中的功能提供了见解