[科普中国]-赤霉素

赤霉素，是广泛存在的一种植物激素。化学结构属于二萜类酸，由四环骨架衍生而得。赤霉素种类至少38种，应用于农业生产，可刺激叶和芽的生长，提高产量。

历史1926年日本黑泽英一发现，当水稻感染了赤霉菌后，会出现植株疯长的现象，病株往往比正常植株高50%以上，而且结实率大大降低，因而称之为“恶苗病”。科学家将赤霉菌培养基的滤液喷施到健康水稻幼苗上，发现这些幼苗虽然没有感染赤霉菌，却出现了与"恶苗病"同样的症状。1938年日本薮田贞治郎和住木谕介从赤霉菌培养基的滤液中分离出这种活性物质，并鉴定了它的化学结构。命名为赤霉酸。1956年C.A.韦斯特和B.O.菲尼分别证明在高等植物中普遍存在着一些类似赤霉酸的物质。到1983年已分离和鉴定出60多种。一般分为自由态及结合态两类，统称赤霉素，分别被命名为GA1，GA2等。1

结构赤霉素都含有赤霉素烷骨架，它的化学结构比较复杂，是双萜化合物。在高等植物中赤霉素的前体一般认为是贝壳杉烯。赤霉素的基本结构是赤霉素烷，有4个环。在赤霉素烷上，由于双键、羟基数目和位置不同，形成了各种赤霉素2。自由态赤霉素是具19C或20C的一、二或三羧酸。结合态赤霉素多为萄糖苷或葡糖基酯，易溶于水。

编号系统CAS号：77-06-5

MDL号：MFCD00079329

EINECS号：201-001-0

RTECS号：LY8990000

BRN号：54346

PubChem号：248953171

物性数据性状：白色结晶粉末。

熔点（ºC）：233～235℃。

溶解性：易溶于醇类、丙酮、乙酸乙酯、碳酸氢钠溶液及pH6.2的磷酸缓冲液，难溶于水和乙醚。

稳定性：不稳定，遇碱易分解，遇硫酸呈深红色。1

分布广泛分布于被子、裸子、蕨类植物、褐藻、绿藻、真菌和细菌中，多存在于生长旺盛部分，如茎端、嫩叶、根尖和果实种子。含量： 1~1000ng·g鲜重，果实和种子（尤其是未成熟种子） 的赤霉素含量比营养器官的多两个数量级。每个器官或组织都含有两种以上的赤霉素，而且赤霉素的种类、数量和状态 （自由态或结合态）都因植物发育时期而异。GA与生长素不同，其运输不表现极性，（根尖合成---沿导管向上运输，嫩叶产生---沿筛管向下运输）。不同植物间的运输速度差别很大。1

分类自由型（free gibberellin）不以键的形式与其他物质结合，易被有机溶剂提取出来。属于有生理活性；

结合型（conjugated gibberellin）--赤霉素和其他物质 （如葡萄糖） 结合，要通过酸水解或蛋白酶分解才能释放出自由赤霉素，属于无生理活性。

束缚型这是GA的一种储藏形式。种子成熟时，GA转化为束缚型贮存，而在种子萌发时，又转变成游离型而发挥其调节作用。1

毒理学数据有雌激素样活性，腹腔注射35mg/(kg·d)共7天后，能校正卵巢切除的成熟雌性大鼠的子宫萎缩。本品也是一种植物激素。1

分子结构数据1、摩尔折射率：85.78

2、摩尔体积（cm3/mol）：231.9

3、等张比容（90.2K）：675.4

4、表面张力（dyne/cm）：71.8

5、极化率（10-24cm3）：34.001

计算化学数据1、 疏水参数计算参考值（XlogP）：0.2

2、 氢键供体数量：3

3、 氢键受体数量：6

4、 可旋转化学键数量： 1

5、 互变异构体数量：

6、 拓扑分子极性表面积（TPSA）：104

7、 重原子数量：25

8、 表面电荷：0

9、 复杂度：772

10、 同位素原子数量：0

11、 确定原子立构中心数量：8

12、 不确定原子立构中心数量：0

13、 确定化学键立构中心数量：0

14、 不确定化学键立构中心数量：0

15、 共价键单元数量：11

性质与稳定性1.无致畸、致突变作用。

2.水溶液呈酸性，在酸性及弱酸性溶液中较稳定，遇碱易分解。溶解后它有芳香气味。赤霉素在干燥状态下能长期保存。1

贮存方法粉剂用塑料袋装，水剂用棕色玻璃瓶装。低温干燥处存放。1

合成方法1.由gibberella fujikuroi菌种培养液通入无菌空气发酵后提炼精制而得。接种量为最终发酵罐液的4%，在温度为25～30℃下，不断搅拌和通风，搅拌过程中，用十八碳醇做抗沫剂。发酵完毕后，溶液用氢氧化钡沉淀并过滤。然后在阳离子交换树脂上，在pH=50时吸附并用NH3或其他碱性缓冲液洗脱，再进行精制处理而得。

2.赤霉素可用发酵方法生产。利用赤霉菌在麸皮、蔗糖和无机盐等培养基中进行发酵，赤霉菌代谢产生赤霉素，发酵液经溶媒提取、浓缩即得。

3.现都采用发酵法制取。发酵液经过离子交换树脂 Amberlite XAD-4柱，水洗至干净后，以90%丙酮的水溶液洗脱，收集洗脱液并且浓缩干燥，成品中赤霉酸含量90%以上。1

用途1.本品对棉花、葡萄、蔬菜有显著的增产效果。能促进种子发芽、植物生长和提早开花。使用时可采用涂抹、拌种、蘸根、喷雾等。赤霉素粉配用时，可先将其溶于少量酒精或白酒中。

2.高效植物生长调节剂。能促进作物生长发育，提早成熟，改进品质，提高产量。它能迅速打破种子、块茎和鳞茎等器官休眠，促进发芽少蕾、花、铃、果实的脱落，提高果实结实率或形成无籽果实。可用于水稻、麦类、棉花、果树、蔬菜等作物，促进其生长、发芽、开花、结果。赤霉素不论是喷雾、涂抹、蘸根，对不同作物都有增产作用，但施用过多的赤霉素，植物会出现黄而细长的枝条，即失绿、徒长现象，反而影响产量。赤霉素还可用于从大麦制造麦芽。它对昆虫的发育也有促进作用。
3.赤霉酸有雌激素样活性，可促进细胞寿命延长和刺激细胞的分裂，用于发制品中能促进头皮血液循环，减少头屑的生成并刺激头发生长，防止脱发。在肤用品中使用能抑制黑色素的生成，使皮肤上有色痣斑如雀斑色泽变淡同时增白皮肤。赤霉酸可在化妆品中安全使用。1

安全信息危险品标志：刺激

安全标识：S26S36

危险标识：R36

功效赤霉素功效对作物的有效率是百分之百，效果持久，更高效，更稳定，更安全，幼苗期开始喷施为最佳，可使根系发达，又预防病害，它能显著地促进植物茎、叶生长，如生长期喷施，也可使营养均衡，有助于作物长势，花期喷施，可保花保果、也能使果实膨大、更有美果作用，棉花盛花期喷洒能有效减少蕾铃脱落，提高结铃率，并可以有效解除作物病害

赤霉素适合以下作物：棉花、番茄、马铃薯、果树、稻、麦、大豆、烟草等，促进其生长、发芽、开花结果;能刺激果实生长，提高结实率，对棉花、蔬菜、瓜果、水稻、绿肥等有显著的增产效果。

赤霉素最突出的生理效应是促进茎的伸长和诱导长日植物在短日条件下抽薹开花。各种植物对赤霉素的敏感程度不同。遗传上矮生的植物如矮生的玉米和豌豆对赤霉素最敏感，经赤霉素处理后株型与非矮生的相似；非矮生植物则只有轻微的反应。有些植物遗传上矮生性的原因就是缺乏内源赤霉素（另一些则不然）。赤霉素在种子发芽中起调节作用。许多禾谷类植物例如大麦的种子中的淀粉，在发芽时迅速水解；如果把胚去掉，淀粉就不水解。用赤霉素处理无胚的种子，淀粉就又能水解，证明了赤霉素可以代替胚引起淀粉水解。赤霉素能代替红光促进光敏感植物莴苣种子的发芽和代替胡萝卜开花所需要的春化作用。赤霉素还能引起某些植物单性果实的形成。对某些植物，特别是无籽葡萄品种，在开花时用赤霉素处理，可促进无籽果实的发育。但对某些生理现象有时有抑制作用。

关于赤霉素的作用机理，研究得较深入的是它对去胚大麦种子中淀粉水解的诱发。用赤霉素处理灭菌的去胚大麦种子，发现GA3显著促进其糊粉层中 α-淀粉酶的新合成，从而引起淀粉的水解。在完整大麦种子发芽时，胚含有赤霉素，分泌到糊粉层去。此外，GA3还刺激糊粉层细胞合成蛋白酶，促进核糖核酸酶及葡聚糖酶的分泌。

促进麦芽糖的转化（诱导α—淀粉酶形成）；促进营养生长（对根的生长无促进作用，但显著促进茎叶的生长），防止器官脱落和打破休眠等。

赤霉素最突出的作用是加速细胞的伸长（赤霉素可以提高植物体内生长素的含量，而生长素直接调节细胞的伸长），对细胞的分裂也有促进作用，它可以促进细胞的扩大（但不引起细胞壁的酸化），除此之外，赤霉素还有着抑制成熟，侧芽休眠，衰老，块茎形成的生理作用2。

合成部位：芽、嫩叶、未成熟种子、未成熟果实、根尖

作用：

1.茎、叶的伸长生长，诱导α-淀粉酶的形成

2.加速细胞分裂、成熟细胞纵向伸长、节间细胞伸长

3.抑制块茎形成

4.抑制侧芽休眠，衰老

5.提高生长素水平，顶端优势2

应用用于马铃薯、番茄、稻、麦、棉花、大豆、烟草、果树等作物，促进其生长、发芽、开花结果;能刺激果实生长，提高结实率，对水稻、棉花、蔬菜、瓜果、绿肥等有显著的增产效果。赤霉素不溶于水，但可溶于酒精。使用时先用少许酒精或高度数的烧酒（如60度白干酒）把它化开，然后再对水稀释到需要浓度，于花期喷施连续三次（每次间隔7天）。枣树上通常使用的浓度为10-15ppm的水溶液。（ppm是重量的百分率，表示“百万分之一”，如1ppm即百万分之一，菜宝，以下技术有郑州中联化工产品有限公司技术部提供：具体如下：

1、赤霉素粉剂：

赤霉素粉剂不溶于水，使用时先用少量酒精或白酒溶解，再加水稀释到所需浓度，水溶液容易失效，要现用现配。不能与碱性农药混用，以免失效。如生产的纯净赤霉素（每包1克），可先用3-5毫升酒精溶解，然后兑水100公斤即变成10ppm液，兑水66.7公斤，即为15ppm的水溶液。如果使用的赤霉素粉剂含量为80%（每包1克装），同样要先用3-5毫升酒精将其化开，然后兑水80公斤，即为10ppm的稀释液，兑水53公斤则为15ppm液。

2、赤霉素水剂：

赤霉素水剂在使用中一般不需要酒精溶解，直接稀释便可以使用。菜宝，使用时直接稀释使用，稀释倍数为1200-1500倍液。2

注意事项1、喷施赤霉素在日平均气温23℃以上的天气进行，因为气温低时花、果不发育，赤霉素不起作用。

2、喷施时要求细雾快喷，将药液均匀地喷到花上。如果浓度过大，就会导致植株徒长、白化，甚至枯死或畸形。

3、市场上赤霉素生产厂家较多有效成分含量不一致建议在使用时严格按照使用说明进行喷施。

4、由于赤霉素使用时需要精量配置，要求专人把关集中统一配备使用。2

使用方法一、促使黄瓜、西瓜多开雄花：在黄瓜的1叶期，用4%的赤霉素乳油500倍液或菜宝800-1000倍液叶面喷雾，在西瓜的2-3叶期，用4%的赤霉素乳油8000倍液叶面喷雾。

二、促进土豆、豌豆、扁豆发芽：用4%的赤霉素乳油800倍液，浸种24小时，捞出后（由于切开有伤口，土豆还需用草木灰或其它药剂消毒）播种。

三、使芹菜、菠菜、散叶生菜叶片肥大：收获前20天，用4%的赤霉素乳油4000倍液叶面喷雾，或菜宝800-1000倍液叶面喷雾，隔5天再喷1次（这是目前种植户所掌握的最常见一种用法）。

四、 提高黄瓜、茄子、番茄坐果率：开花期用或菜宝800-1000倍液叶面喷雾或4%的赤霉素乳油800倍液喷花。

五、另外，在西瓜采收前用4%的赤霉素乳油2000-4000倍液喷瓜，还可有效延长西瓜贮存期。

在使用赤霉素时要注意：首先使用浓度要准确（一定要看说明书，以上浓度所用的是4%的赤霉素乳油，生产上还有其它剂型和其它浓度，所以不能千篇一律，下面介绍的其它几类植物生长调节剂也是如此），过高浓度容易使植株徒长失绿，甚至枯死，而且还容易使产品出现畸形。纯品赤霉素较难溶于水，可先用酒精或高浓度的烧酒先溶解，再加水到需要的浓度，切忌用大于50℃的热水去兑溶液，配好溶液后要立即使用，长时间贮藏容易失效。2

啤酒含量由于赤霉素可刺激叶和芽的生长，因此，在啤酒的主要原料麦芽的生产中，赤霉素被用于提高麦芽出芽率。尚无任何证据证明赤霉素对人体健康有影响，但欧美等国已经对啤酒中的赤霉素含量做了相关规定。以美国为例，规定每升啤酒中的赤霉素含量不得超过2毫克。中国并无相关规定。12

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 副教授 - 武汉理工大学资源与环境工程学院