赤霉素物理化學(xué)性質(zhì)

熔點(diǎn) 227°C
比旋光度 82.5° (c=10, ethanol)
水溶性 5 g/L (20° C)

概述 

    赤霉素，廣泛存在的植物激素?；瘜W(xué)結構屬于二萜類(lèi)酸，由四環(huán)骨架衍生而得。赤霉素種類(lèi)至少38種，應用于農業(yè)生產(chǎn)，可刺激葉和芽的生長(cháng)，提高產(chǎn)量。

赤霉素用途

赤霉素是植物生長(cháng)激素，能促進(jìn)莖、葉的生長(cháng)，提早抽苔開(kāi)花，促進(jìn)種子、塊莖、塊根發(fā)芽，刺激果實(shí)生長(cháng),增加結果率或形成無(wú)籽果實(shí)等.結馬鈴薯、蕃茄、稻、麥、棉花、大豆、豌豆、煙草、果樹(shù)等均有增產(chǎn)作用。但施用過(guò)多的赤霉素，植物會(huì )出現黃而細長(cháng)的枝條，即失綠、徒長(cháng)現象，反而影響產(chǎn)量。赤霉素還可用于從大麥制造麥芽。它對昆蟲(chóng)的發(fā)育也有促進(jìn)作用。

高效植物生長(cháng)調節劑。能促進(jìn)作物生長(cháng)發(fā)育，提早成熟，改進(jìn)品質(zhì)，提高產(chǎn)量；能迅速打破種子、塊莖和鱗莖等器官休眠，促進(jìn)發(fā)芽；能減少蕾、花、鈴、果實(shí)的脫落，提高果實(shí)結實(shí)率或形成無(wú)籽果實(shí)?？捎糜谒?、麥類(lèi)、棉花、果樹(shù)、蔬菜等作物，促進(jìn)其生長(cháng)、發(fā)芽、開(kāi)花、結果。

對遲抽穗的晚稻，在揚花、灌漿期，用晶粉7.5～15g/hm2，對水750kg穗部噴霧，可提高結實(shí)率。麥類(lèi)在揚花、灌漿期，棉花在盛花至幼鈴期，用晶粉15g/hm2，對水900kg噴于麥穗或棉花枝葉，可促進(jìn)麥類(lèi)灌漿，及時(shí)成熟，提高產(chǎn)量；對棉花可減少蕾鈴稅落，增長(cháng)纖維。赤霉素不論是噴霧、涂抹、拌種、蘸根，對不同作物都有增產(chǎn)作物，但要注意不同時(shí)期使用或不同使用方法，使它在農業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。

酶活化劑。用于啤酒生產(chǎn)中制麥芽時(shí)活化和提高麥芽中α-淀粉酶含量。

作為植物生長(cháng)激素使用時(shí)，其最大殘存量為：朝鮮薊、烏飯樹(shù)漿果、柑橘類(lèi)水果、硬核水果、葡萄、蛇麻子、甘蔗、葉類(lèi)蔬菜，均0.15mg/kg(FDA，§180.1098，1994)。

能刺激果實(shí)生長(cháng)，提高結實(shí)率，對水稻、棉花、蔬菜、瓜果、綠肥等有顯著(zhù)的增產(chǎn)效果

用于馬鈴薯、番茄、稻、麥、棉花、大豆、煙草、果樹(shù)等作物，促進(jìn)其生長(cháng)、發(fā)芽、開(kāi)花結果

用作植物生長(cháng)調節劑，用于馬鈴薯、番茄、稻、麥、棉花、大豆、煙草、果樹(shù)等，促進(jìn)其生長(cháng)、發(fā)芽、開(kāi)花、結果

植物生長(cháng)激素；具有增強機體代謝機能和免疫能力作用。

赤霉素生產(chǎn)方法

赤霉素可用發(fā)酵方法大批生產(chǎn)。利用赤霉菌在麩皮、蔗糖和無(wú)機鹽等培養基中進(jìn)行發(fā)酵，赤霉菌代謝產(chǎn)生赤霉素。發(fā)酵液經(jīng)溶媒提取，濃縮，即得九二○晶體。

利用赤霉菌(Gibberella fuujikuroi)由深層發(fā)酵法制得。

鐮刀菌菌體發(fā)酵液經(jīng)分離精制而得。

主要原料為淀粉、花生餅、玉米漿、葡萄糖等，通過(guò)生物合成方法制得。赤霉素菌種先經(jīng)斜面菌種培養（27℃，4～5d)，再經(jīng)茄子瓶菌種培養（27℃，4～5d)。在種子罐發(fā)酵的工藝條件為27℃，72h。發(fā)酵罐合成的工藝條件為27℃，160h，生物合成畢經(jīng)過(guò)濾濃縮卻得赤霉素成品（濃縮水劑）。

我國農村也采用農副產(chǎn)品如山芋、小麥、玉米、米飯或麥皮等培養菌種（惡苗菌）進(jìn)行發(fā)酵制備赤霉素。

美國哈佛大學(xué)一個(gè)研究組已完成了赤霉素的人工合成，參見(jiàn)J.Am.Chem.Soc.,1978,1010:8034。

發(fā)現歷史

   1926年日本病理學(xué)家黑澤英一在研究水稻惡苗病時(shí)，發(fā)現患惡苗病水稻的徒長(cháng)是由病菌分泌的物質(zhì)引起的，這種病菌叫赤霉菌。1938年日本藪田貞次郎等從水稻赤霉菌中分離出一種活性制品。并得到結晶，定名為赤霉素(GA)。第一種被分離鑒定的赤霉素稱(chēng)為赤霉酸(GA3)，現已分離和鑒定的赤霉素有70余種，表示其中40多種存在于高等植物中，分別以GA1、GA2，GA3……，使用最廣和研究最多的是赤霉酸(GA3)，生產(chǎn)上用得多的還有赤霉素4(GA4)和赤霉素7(GA7)。50年代，美國阿博特實(shí)驗室(Abbott labora-tories)、英國帝國化學(xué)公司(ICI)和日本協(xié)和發(fā)酵、明治制藥等先后投產(chǎn)。1958年中國科學(xué)院、北京農業(yè)大學(xué)亦投入生產(chǎn)。赤霉酸純品為白色結晶，難溶于水，易溶于乙醇、丙酮和酯類(lèi)。植物體各組織器官都含赤霉素，合成部位一般在幼芽、幼根、未成熟的種子和胚等幼嫩組織。

植物激素

   赤霉素是一類(lèi)能促進(jìn)植物生長(cháng)的，具赤霉素烷環(huán)結構的植物激素。以游離型和結合型兩種形式存在。一般植物體內至少有兩種或兩種以上的赤霉素，不同赤霉素之間可以相互轉變。葉、芽、根以及未成熟種子的幼嫩組織是赤霉素的主要合成部位。具有促進(jìn)莖的伸長(cháng)，誘導長(cháng)日植物在短日條件下抽薹開(kāi)花，打破休眠，促進(jìn)坐果和單性結實(shí)以及細胞分裂與分化等生理效應。赤霉素最顯著(zhù)的作用是促進(jìn)組織生長(cháng)，使植株高度明顯增加，對若干遺傳性矮生植物的伸長(cháng)效應特別明顯。赤霉素可代替紅光刺激休眠的種子(四季豆、萵苣等)發(fā)芽；可誘導α-淀粉酶的合成，使淀粉水解為糖。這個(gè)極其專(zhuān)一的反應已用作對赤霉素的生物鑒定，并被用于啤酒生產(chǎn)中，在啤酒工業(yè)上，用GA3促進(jìn)大麥種子的萌發(fā)，起到了節約糧食，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，保證啤酒品質(zhì)的作用。用高濃度(500～1000ppm)赤霉素處理玉米植株，能導致部分或完全的雄性不育。這對培育玉米自交系雜種非常有利。在低溫和弱光下，赤霉素能打破牧草的休眠，有利于綠肥栽培；在夏季干旱或低溫下，可促進(jìn)甘蔗的生長(cháng)；在早春低溫下，可促進(jìn)豌豆和菜豆提早發(fā)芽，迅速出苗。在農業(yè)上常用赤霉素提高無(wú)籽葡萄的產(chǎn)量，打破馬鈴薯休眠，在雜交水稻制種中用于促進(jìn)抽穗，提高雜交種子產(chǎn)量。

應用領(lǐng)域

1. 提高三系雜交水稻制種的產(chǎn)量：這是近年來(lái)在雜交水稻制種上一大創(chuàng )舉，是重要的技術(shù)措施。如江蘇省建湖縣有繁殖田、制種田10萬(wàn)畝，是全國雜交水稻制種基地，使用赤霉素單產(chǎn)顯著(zhù)提高。赤霉素調整花期、減少包頸、促進(jìn)父母本抽穗，提高柱頭外露率，增加有效穗數、粒數，提高結實(shí)率，顯著(zhù)提高產(chǎn)量。一般母本5%抽穗時(shí)割葉，割葉后即噴赤霉素，連續在4天內噴3次，皆為父母本同噴，每畝使用赤霉素劑量4%的15-25克，每次對水20千克噴施先用低濃度，后用較高濃度。另外在水稻種植上作拌種、蘸秧、噴霧使用。

2. 促進(jìn)種子萌發(fā)。赤霉素能有效地打破種子和塊莖的休眠，促進(jìn)發(fā)芽。用0.5～1毫克/千克赤霉素溶液處理馬鈴薯，可以打破休眠，適用于馬鈴薯的二季栽培。有些需要低溫才能萌發(fā)的種子(如桃、榛)或需要紅光照射才能發(fā)芽的種子(如某些萵苣品種)，用赤霉素處理可以代替低溫或光照條件，促進(jìn)萌發(fā)。赤霉素現已用于釀造工業(yè)。用赤霉素處理不發(fā)芽大麥，可以促進(jìn)α-淀粉酶的活性。這樣可以節約糧食，啤酒產(chǎn)量也有增加。

3. 加速生長(cháng)，增加產(chǎn)量。赤霉酸GA3能有效地促進(jìn)植株莖稈生長(cháng)及增大葉面積，從而提高產(chǎn)量。例如，用200ppm GA3噴灑甘蔗，可促進(jìn)甘蔗稈伸長(cháng)，增加蔗糖產(chǎn)量。菠菜、芹菜、青菜等蔬菜經(jīng)20～40ppm GA3噴灑可使菜葉增大，菜梗肥嫩。

4. 促進(jìn)開(kāi)花。赤霉酸GA3能替代開(kāi)花所需的低溫或光照條件。例如，對于茶花、杜鵑花、紫羅蘭、三色堇等開(kāi)花需經(jīng)低溫誘導的植物，用100ppm GA3處理后，能在非誘導條件下開(kāi)花，對大多數長(cháng)日性觀(guān)賞植物，如天竺葵、仙客來(lái)、石竹、大麗菊等，用10～100ppm GA3噴灑，可代替所需的長(cháng)日條件，促進(jìn)開(kāi)花。

5. 增加果實(shí)產(chǎn)量。葡萄、蘋(píng)果、梨、棗等在幼果期用10～30ppm GA3噴灑，可提高坐果率。

生理效應

   赤霉素中生理活性較強、研究最多的是GA3，它能顯著(zhù)地促進(jìn)植物莖、葉生長(cháng)，特別是對遺傳型及生理型的矮生植物有明顯的促進(jìn)生長(cháng)的效應。GA3能替代某些種子萌發(fā)所需要的光照和低溫條件，從而促進(jìn)發(fā)芽?？墒归L(cháng)日植物在短日條件下開(kāi)花，縮短生活周期。GA3能誘導裸子植物中許多杉科、柏科植物的花芽形成;GA4+7則對誘導松科植物的開(kāi)花有一定效果。GA3具有使瓜類(lèi)增加雄花數，誘導單性結實(shí)，提高坐果率，促進(jìn)果實(shí)生長(cháng)，延緩果實(shí)衰老等作用。赤霉素的很多生理效應是與它能調節植物組織內核酸和蛋白質(zhì)合成有關(guān)，其作用不僅能激活種子中的多種水解酶類(lèi)，還可誘導新酶的合成。研究最多的是GA3誘導大麥粒中α-淀粉酶形成的顯著(zhù)作用。 

注意事項

(1)赤霉素純品水溶性低，85%結晶粉劑用前先用少量酒精(或高度烈酒)溶解，再加水稀釋至所需的濃度。

(2)赤霉素遇堿易分解，在干燥狀態(tài)下不易分解，其水溶液在5℃以上時(shí)易被破壞而失效。

(3)經(jīng)赤霉素處理的棉花等作物，不孕籽增加，故留種田不宜施藥。

(4)本品貯存后，應放置于低溫、干燥的地方，特別注意防止高溫。 

含量分析

    標準液的制備 準確稱(chēng)取一定量的參比標準赤霉酸(FCC)，其量相當于純赤霉酸約25mg，放人一50ml容量瓶中，用甲醇溶解并定容后混勻。取此液10.0ml，放人第二只50ml容量瓶，再用甲醇定容并混勻。

   試樣液的制備準確稱(chēng)取試樣約40mg，放人一50ml容量瓶，用甲醇溶解并定容后混勻。取此溶液10.0ml放入一100ml容量瓶中，再用甲醇定容并混勻。

   操作 取試樣液5.0ml，放入一25mm×200mm具玻塞試管中，另取標準液4.0ml和5.0ml，分別放人同樣的試管中。將各試管放入一沸水浴中蒸發(fā)至干，再在90℃烘箱中干燥10min。取出加塞，并冷卻至室溫。各加80%稀硫酸10.0ml以溶解殘渣，在沸水浴中加熱10rnin，然后在10℃水浴中冷卻5min。將各溶液盛于1cm吸收池中，用適當的分光光度計測定這些溶液在波長(cháng)535nm處的吸光度，用稀硫酸作空白。

   將試樣液的吸光度記作Au，記下由4.0ml和5.0ml標準液所測得的吸光度，并從中選擇與試樣液的吸光度相接近者記作As；同時(shí)記下該標準液的體積V所取試樣中赤霉酸(C19H22O6)的含量x(mg)按下式求得：

X=500C×(V/5)×(Au/ As)

式中C——標準液的濃度，mg/ml。

用途

用途一：高效植物生長(cháng)調節劑。能促進(jìn)作物生長(cháng)發(fā)育，提早成熟，改進(jìn)品質(zhì)，提高產(chǎn)量；能迅速打破種子、塊莖和鱗莖等器官休眠，促進(jìn)發(fā)芽；能減少蕾、花、鈴、果實(shí)的脫落，提高果實(shí)結實(shí)率或形成無(wú)籽果實(shí)?？捎糜谒?、麥類(lèi)、棉花、果樹(shù)、蔬菜等作物，促進(jìn)其生長(cháng)、發(fā)芽、開(kāi)花、結果。

對遲抽穗的晚稻，在揚花、灌漿期，用晶粉7.5～15g/hm2，對水750kg穗部噴霧，可提高結實(shí)率。麥類(lèi)在揚花、灌漿期，棉花在盛花至幼鈴期，用晶粉15g/hm2，對水900kg噴于麥穗或棉花枝葉，可促進(jìn)麥類(lèi)灌漿，及時(shí)成熟，提高產(chǎn)量；對棉花可減少蕾鈴稅落，增長(cháng)纖維。赤霉素不論是噴霧、涂抹、拌種、蘸根，對不同作物都有增產(chǎn)作物，但要注意不同時(shí)期使用或不同使用方法，使它在農業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。

用途二：用作植物生長(cháng)調節劑，用于馬鈴薯、番茄、稻、麥、棉花、大豆、煙草、果樹(shù)等，促進(jìn)其生長(cháng)、發(fā)芽、開(kāi)花、結果

用途三：用于馬鈴薯、番茄、稻、麥、棉花、大豆、煙草、果樹(shù)等作物，促進(jìn)其生長(cháng)、發(fā)芽、開(kāi)花結果

用途四：能刺激果實(shí)生長(cháng)，提高結實(shí)率，對水稻、棉花、蔬菜、瓜果、綠肥等有顯著(zhù)的增產(chǎn)效果

用途五：植物生長(cháng)激素；具有增強機體代謝機能和免疫能力作用。

用途六：酶活化劑。用于啤酒生產(chǎn)中制麥芽時(shí)活化和提高麥芽中α-淀粉酶含量。

作為植物生長(cháng)激素使用時(shí)，其最大殘存量為：朝鮮薊、烏飯樹(shù)漿果、柑橘類(lèi)水果、硬核水果、葡萄、蛇麻子、甘蔗、葉類(lèi)蔬菜，均0.15mg/kg(FDA，§180.1098，1994)。

用途七：赤霉素是植物生長(cháng)激素，能促進(jìn)莖、葉的生長(cháng)，提早抽苔開(kāi)花，促進(jìn)種子、塊莖、塊根發(fā)芽，刺激果實(shí)生長(cháng),增加結果率或形成無(wú)籽果實(shí)等.結馬鈴薯、蕃茄、稻、麥、棉花、大豆、豌豆、煙草、果樹(shù)等均有增產(chǎn)作用。但施用過(guò)多的赤霉素，植物會(huì )出現黃而細長(cháng)的枝條，即失綠、徒長(cháng)現象，反而影響產(chǎn)量。赤霉素還可用于從大麥制造麥芽。它對昆蟲(chóng)的發(fā)育也有促進(jìn)作用。