氢,自然界中最简单、且丰富的元素,近来研究发现H2作为一种内源气体分子,成为了植物体中一种重要的生物调节因子,H2可以减轻水稻种子萌发过程中的盐胁迫、增强拟南芥的耐盐性、增强苜蓿对百草枯引起的氧化胁迫的耐性等。同时,光作为能源对于植物有着非常重要的作用,但是当植物吸收的光能不能及时有效地被利用和耗散掉时,植物遭受强光胁迫,过剩的光能会引起活性氧的产生,从而导致脂质过氧化,细胞膜的破坏,光合功能降低;植物就会发生光抑制,甚至是光氧化,以致破坏植物的光合机构。目前有关富氢水(Hydrogen-rich water,HRW)的研究主要是以拟南芥、水稻种子、苜蓿等为材料,从地下部分或者种子的萌发等方面来探究HRW对非生物胁迫的缓解作用。然而,外源H2或者内源H2对玉米幼苗发育和光合特性及其在强光氧化损伤中是否具特殊的作用还不清楚。因此,在本研究中我们通过测定活性氧的产生与清除、叶绿素含量、离子含量等,从光合机构保护、快速荧光诱导动力学、荧光淬灭等方面分析了 HRW对玉米幼苗生长及强光胁迫条件下光合机构稳定性的影响。为探究富氢水对玉米幼苗生长及光合特性的影响,本试验以正常Hoagland’s营养液培养的玉米幼苗为对照,研究25%、50%、75%、100%富氢水处理对玉米幼苗生长的影响。结果显示,富氢水处理对玉米的株高、叶绿素含量(SPAD值)、地上鲜重及地下鲜重的促进作用表现出明显的浓度效应,其中50%HRW对植物生长的促进效果最明显。进一步的气孔数目统计及开度统计结果显示,一定浓度的富氢水处理后可以促进玉米叶片上气孔的发育,使其气孔数目增多、气孔开度增加,这可能是HRW促进玉米幼苗光合功能的重要原因之一。为了进一步探究外源H2增强玉米幼苗对强光胁迫的抗性机制,我们用不同浓度的富氢水对玉米幼苗进行预处理,观察了富氢水对强光胁迫下叶片叶绿素荧光参数(Fv/Fm、PIABS、RC/CS、Vk、1-Vj、DI/RC)的变化、并同时测定了O2·-和H2O2 的含量、抗氧化酶(SOD,CAT,APX,和GR)的活性和叶片的脂质过氧化程度。研究结果表明,富氢水对玉米幼苗的强光胁迫的缓解表现出明显的浓度效应。与单独强光胁迫处理的玉米叶片相比,富氢水预处理可以显著降低光抑制条件下玉米叶片Fv/Fm、PIABS、RC/CS、1-Vj等荧光参数的下降幅度,及Vk、DI/RC的上升幅度,表明富氢水可以有效地减少光抑制条件下光合机构的失活,从而有效地保护玉米的光合机构;进一步研究则发现外源H2预处理是通过不同程度地提高SOD,CAT,APX和GR等抗氧化酶的活性,减少了 O2·-和H2O2的产生,并降低膜脂过氧化程度,从而缓解了强光对玉米光合机构造成的损伤。