植物生长发育阶段的调控大师——赤霉酸
发布日期:2022-12-27 信息来源:农博生物 作者:夏志铭

 

       赤霉酸(gibberellic acid)是在研究水稻恶苗病时发现,它是指具有赤霉烷骨架,能剌激细胞分裂和伸长的一类化合物的总称,是目前国内外使用最广泛的植物生长调节剂之一。赤霉酸能促进细胞分裂、细胞伸长、促进核酸和蛋白质的合成、促进和控制内源生长酸的合成和降解,提高多种酶的活性。

1  赤霉酸的发现

       1926年,日本黑泽英已确认赤霉酸是赤霉菌的分泌物,1935年,日本东京大学薮田贞次郎进行分离提纯赤霉酸结晶。植物体内内源赤霉酸到目前发现120多种。人工赤霉菌生产的赤霉酸多是赤霉酸3(GA3),生产上用得较多的还有赤霉酸4(GA4)和赤霉酸7(GA7)。1958年前,人们认为GA3在赤霉酸类中活性最高,把它作为这一类的代表。以后的应用研究表明:在茎薹伸长上,GA3作用最大,其次是GA4、GA7、GA1、GA5等;对促进开花、坐果,GA7作用最大,其次是GA4、GA3等;在促进苹果坐果及五棱突起上则是GA7和GA4最好;在促进番茄单性结实上是GA5最好,其次是GA3、GA4、GA7等。这些说明GA3在赤霉酸家族中是重要的一员,而不是唯一代表。

       20世纪50年代美国艾博特(Abbott Laboratories)、英国帝国化学公司(ICI)和日本协和发酵、明治制药等先后投产。1958年中国科学院、北京农业大学组织生产。

2  赤霉酸的理化性质

       赤霉酸是一种有机化合物,分子式为C19H22O6,结构式见图1。能溶于醇类、丙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、冰醋酸和pH 6.2的磷酸缓冲液中,难溶于水,不溶于石油醚、苯和氯仿等溶剂。在较低温度和酸性条件下相对稳定,在pH过高或过低的溶液中易分解。主要活性基团是羧基。

图1  赤霉酸的结构式

3  作用机理

       ①对作物的种子发芽、雄花器官发育、果实生长、叶片变大、侧枝生长、茎节伸长、作物保鲜期延长等,具有明显的促进作用。

       ②对破除作物的种子、侧芽、块茎休眠,促进萌发具有积极效果。

       ③能减缓或抑制作物的成熟与衰老。另外,对于作物因低温休眠、花期推迟或因环境原因开花不良的问题,使用适量的赤霉素,能够促使作物早开花、多开优质花。

4  制备方法

       赤霉酸GA3的制备方法包括如下步骤:

       (1) 将GA3菌种接到种子培养基上进行培养,得到悬浮液;

       (2) 将步骤(1)得到的悬浮液继续在种子罐内培养,然后再接到发酵罐内进行发酵,得到发酵液,发酵液经过处理得到混合干粉A;

       (3) 将步骤(2)的混合干粉加入到丙酮中,再加入碱性溶液直至干粉完全溶解,然后再加入酸性溶液,调节溶液的pH至2.5~3.5,搅拌下有固体析出,经过滤、洗涤、干燥处理后,得到赤霉酸GA3固体。

       该方法提高了赤霉酸GA3纯度,产品纯度在95%以上,提取总收率在85%以上。

5  赤霉酸的复配及作用

       (1) 赤霉酸中添加氯化钾可促进烟草种子发芽。

       (2) 赤霉酸与尿素等肥料混用有协同作用。

       (3) 赤霉酸与吲哚丁酸混合制成赤·吲合剂,是一种广谱性的植物生长物质,促进植物幼苗的生长。

       (4) 赤霉酸与对氯苯氧乙酸混用可以增加番茄单果重量和产量。

       (5) 赤霉酸与萘氧乙酸、二苯脲混合使用可以促进欧洲樱桃坐果。

       (6) 赤霉酸、萘氧乙酸的微肥混合物促进樱桃坐果增产。

       (7) 赤霉酸与硫代硫酸银混用诱导葫芦着生雄花。

       (8) 赤霉酸与氯吡脲混合使用促进葡萄坐果与果实膨大。

       (9) 赤霉酸、生长素与激动素混用可以改善番茄果实品质。

       (10) 赤霉酸与卡那霉素混合,在葡萄开花前处理花序,可以诱导产生无籽果,提高无籽果实比率,增加果实大小,并促进早熟。

       (11) 赤霉酸与芸苔素内酯混合使用提高水稻结实率。

6  登记信息

       根据中国农药信息网数据,目前赤霉酸的登记总量有227个,登记作物广泛,主要剂型为可溶液剂、可溶粉剂、可溶片剂、结晶粉和乳油等。其中单剂产品有123个登记,混剂产品有104个。

       2009年9月1日,赤霉酸在欧盟正式登记。

7  小结

       全球赤霉酸(GA)市场可细分为谷物、水果、蔬菜等。其中,谷物占据市场主导地位。谷物不仅作为主食需求量大,发酵和酿酒也是推动谷物需求激增的主要因素。随着发酵和酿酒需求的快速增长,全球赤霉酸市场规模可进一步扩大。

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