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赤霉素 GA3的分析

时间:2020-09-23   编辑:  浏览次数:

 赤霉素(GA3) 是一类属于双萜类化合物的植物激素,广泛存在于高等植物、真菌和细菌中,参与调控植物生长发育的各个阶段。目前,已从高等植物和微生物中分离出多种赤霉素,一般以游离和结合型两种形态存在,分别被命名为GA1、GA2、GA3 …… GAn等,统称赤霉素。其中,赤霉酸GA3活性最强,分布较广,广泛应用于农业生产中……

    植物六大激素之一

    赤霉素与生长素(auxin)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)以及油菜素甾醇(BR)并列为植物六大激素。赤霉素主要对植物生长具有多种生理功能,可以调节植物生根、发芽、生长以及开花结果等过程,因此赤霉素在农业生产和酿造业中有着广泛的应用。

    何为赤霉酸(GA3)

    其中赤霉素GA3是应用最为广泛的赤霉素之一。赤霉素GA3又名赤霉酸、“九二0”、“奇宝”,美国、日本等国家规定水果和蔬菜中赤霉素GA3的最高残留限量为0.2mg/kg,而我国目前还未出台相应的农产品限量标准。

    其外观为白色结晶粉末,分子式与分子量:C19H22O6、346.37.在233℃-235℃溶解。能溶于醇类、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、冰醋酸,难溶于水。不溶于烃类的溶剂如苯、氯仿等。水溶液呈酸性,在酸性及弱酸性条件下稳定,遇碱易分解,溶解后有芳香气味。在干燥条件下,赤霉素能长期保存。

    发现过程

    赤霉素是在研究水稻恶苗病时发现的。100多年前,日本水稻田中出现了稻苗疯长、不结穗的现象,当时被称为“恶苗病”。1898年,有科学家指出这种异常徒长现象起因于真菌病害。直至1930年,日本科学家由稻株分离得到多种赤霉菌,都能产生某种具有促进植物生长作用的水溶性化合物。1935年日本科学家从诱发恶苗病的赤霉菌中分离得到了能促进生长的非结晶固体,并称之为赤霉素。

    后伴随二战,赤霉素的研究中断了。在二战结束后,20世纪50年代初,英、美科学家首次从真菌培养液中获得了这种物质的化学纯产品,英国科学家称之为赤霉酸,美国科学家称之为赤霉素(后来证明都为GA3)。1957年,东京大学科学家又分离出了一种新的赤霉素,称为赤霉素GA4。从此,赤霉素系列就依据发现时间的先后顺序,采用缩写符号进行表示。

    至2018年,已发现137种赤霉素,可以说,赤霉素是植物激素中种类最多的一种激素。

    作用效果

    自然界中的赤霉素多存在于生长旺盛部分,如茎端、嫩叶、根尖和果实种子,含量为1~ 100mg/g 鲜重。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,因而被广泛应用于蔬菜、水果、花卉等作物上。达到打破种子休眠、增加叶菜鲜重、增加果实产量、诱导单性结实的目的。

    赤霉素常应用于蔬菜生产中:

赤霉素中活性最强,分布较广,一文分析赤霉素 GA3

    存在风险

    赤霉素对人畜低毒,但在有胺类物质存在时,赤霉素可促进二甲基亚硝胺的合成。因此,当食用赤霉素超标的蔬菜和水果后,可能会增加人体内亚硝胺的含量,引发癌症。同时相关实验也有证明赤霉素超标对动物肝脏功能有一定的影响,有研究报道,动物摄入含高浓度赤霉素的饲料可使肝细胞线粒体呼吸功能增强,可能导致患癌风险。

    国内登记

    目前具有赤霉素原药登记的企业共20家。

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    共108个单剂登记,传统的乳油和可溶粉剂仍然是主流。

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    赤霉素相关产品的登记在2015年前后到达顶峰,随后又逐步下降。

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    环保剂型的发展是必然趋势,乳油将逐渐被淘汰。

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    共有54个复配登记,均为与其他植物生长调节剂搭配。

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    合成工艺

    目前仍然采用菌株培养的方式进行生产:藤仓赤霉菌978液体发酵生产赤霉素GA3。

    采用藤仓赤霉菌978液体发酵生产赤霉素GA3的具体方法如下:

    将藤仓赤霉978接种到试管斜面PDA培养基中,在28℃条件下静置培养3~4天。用20mL无菌水洗下孢子,将孢子悬浮液按照接种量为5%转接至种子培养基,在28℃、摇床转速180rpm条件下培养36h,获得种子液。按照接种量为5%将种子液转接至发酵培养基,在28℃、摇床转速180rpm条件下培养7天。发酵结束后,检测发现发酵液中菌体干重17g/L,GA3含量2080mg/L。

    总结

    我国是应用植物生长调节剂最为广泛的国家,同时赤霉素相关产品也出口东南亚和南美各国。赤霉素剂型部分较老,新剂型,特别是种衣剂和水基化剂型的开发将越来越受到重视。来源:磊子侃


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