植物生长发育阶段的调控大师——赤霉酸

作者：夏志铭

引言

赤霉酸（gibberellic acid）赤霉酸是在研究水稻恶苗病时发现的，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。

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一发现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，把它作这一类的代表，以后的应用研究表明，在茎薹伸长上，总的看GA3作用最大，其次是GA4、GA7、GA1、GA5等。正在促进开花、坐果上GA7作用最大，其次是GA4、GA3等。然而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。

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

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。

制备方法

一种赤霉酸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,然后在加入酸性溶液,调节溶液的PH至2.5-3.5,在搅拌下有固体析出,经过滤,洗涤,干燥处理后,得到赤霉酸GA3固体.

该方法提高赤霉酸GA3纯度,使得产品纯度达95%以上,提取总收率达85%以上.

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.赤霉酸于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。

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条，登记作物广泛，主要剂型是可溶液剂、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个登记。

欧盟：

2009年9月1日，赤霉酸在欧盟正式登记。

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。因为谷物不仅作为主食有需求，发酵和酿酒也是推动谷物需求激增的主要因素。随着精酿啤酒需求的快速增长，全球赤霉酸（GA）市场规模可进一步扩大。