铁是植物必需的微量元素。虽然铁是地壳中的第四大丰富元素,但在通气性良好的碱性或石灰性土壤中,由于铁的有效性低,所以常难以满足植物正常生长发育的需要。近年来,一些研究发现H2作为一种新的生物活性物质,在植物抵御逆境胁迫方面具有重要的作用。因此,本研究主要探讨了 HRW对缺铁胁迫下玉米的生理生化及分子特性的影响,探索其对玉米缺铁黄化的调控机理,为农业上缺铁的缓解措施及应用提供相应的理论依据。本文的主要研究结果如下:1、在缺铁条件下,添加HRW明显缓解了玉米幼苗的黄化现象。2、在缺铁的玉米植株中,叶肉细胞中叶绿体的光合片层少,基质片层基本消失。相反,缺铁植株经HRW处理后,叶肉细胞中的叶绿体能够发育完全,并具有正常的基质片层垛叠。3、缺铁植株经HRW处理后,增加了铁的含量,主要通过调控铁的吸收和运输相关基因(ZmMTN,ZmNAS1、ZmNAS3、ZmDMAS1、ZmTOM2)的变化以及增加麦根酸类物质(PSs)的分泌量和积累量,提高了缺铁玉米幼苗根系对铁的吸收。并且在缺铁玉米的根中,Fe(Ⅲ)-PS的转运体ZmYS1明显被诱导,然而,HRW处理后ZmYS1表达量却下调。4、在缺铁条件下,添加HRW提高了玉米幼苗的光合作用,主要包括三个方面:一方面,提高了 Rubisico和PEPC活性、RBCL、RBCS和D1蛋白(psbA)和PEPC相关基因的表达。另一方面,HRW通过促进叶绿素的合成、叶绿体的发育、PSⅡ的电子传递和元素的平衡等,加强对光能的利用,减少缺铁胁迫下ROS的产生。最后,通过增强抗氧化酶的活性,提高清除ROS的能力。三者共同保护了缺铁胁迫下光合功能的稳定性,从而促进了玉米幼苗的生长和发育。综上所述,以上结果表明了 HRW对玉米缺铁胁迫的缓解效应主要与铁的吸收、转运、积累等密切相关。并且通过提高抗氧化酶活性,保持矿质元素的吸收平衡,最终促进了叶绿素的合成、光合电子的传递、叶绿体的发育和光合作用。