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赤黴素

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赤黴素(gibberellins,GAs)是一類非常重要的植物激素,參與許多植物生長髮育等多個生物學過程。赤黴素用A1(GA1)到A126(GA126)的方式命名,數字依照發現的先後順序。
中文名
赤黴素
外文名
gibberellin
本    質
植物激素
效    果
西紅柿調節生長,棉花提高結鈴率

目錄

赤黴素歷史

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1926年日本黑澤英發現,當水稻感染了赤黴菌後,會出現植株瘋長的現象,病株往往比正常植株高50%以上,而且結實率大大降低,因而稱之為“惡苗病”。科學家將赤黴菌培養基的濾液噴施到健康水稻幼苗上,發現這些幼苗雖然沒有感染赤黴菌,卻出現了與"惡苗病"同樣的症狀。1938年日本藪田貞治郎和住木諭介從赤黴菌培養基的濾液中分離出這種活性物質,並鑑定了它的化學結構。命名為赤黴酸。1956年C.A.韋斯特和B.O.菲尼分別證明在高等植物中普遍存在着一些類似赤黴酸的物質。到1983年已分離和鑑定出60多種。一般分為自由態及結合態兩類,統稱赤黴素,分別被命名為GA1,GA2等。

赤黴素結構

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赤黴素都含有赤黴素烷骨架,它的化學結構比較複雜,是雙萜化合物。在高等植物中赤黴素的前體一般認為是貝殼杉烯。赤黴素的基本結構是赤黴素烷,有4個環。在赤黴素烷上,由於雙鍵、羥基數目和位置不同,形成了各種赤黴素 [1]  。自由態赤黴素是具19C或20C的一、二或三羧酸。結合態赤黴素多為萄糖苷或葡糖基酯,易溶於水。

赤黴素分佈

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廣泛分佈於被子、裸子、蕨類植物、褐藻、綠藻、真菌和細菌中,多存在於生長旺盛部分,如莖端、嫩葉、根尖和果實種子。含量:1~1000ng鮮重,果實和種子(尤其是未成熟種子) 的赤黴素含量比營養器官的多兩個數量級。每個器官或組織都含有兩種以上的赤黴素,而且赤黴素的種類、數量和狀態 (自由態或結合態)都因植物發育時期而異。GA與生長素不同,其運輸不表現極性。不同植物間的運輸速度差別很大。

赤黴素分類

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赤黴素自由型

不以鍵的形式與其他物質結合,易被有機溶劑提取出來,具有生理活性。

赤黴素結合型

和其他物質(如葡萄糖)結合,要通過酸水解或蛋白酶分解才能釋放出自由赤黴素,無生理活性。

赤黴素束縛型

這是GA的一種儲藏形式。種子成熟時,GA轉化為束縛型貯存,而在種子萌發時,又轉變成遊離型而發揮其調節作用。

赤黴素用途

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赤黴素適合以下作物:棉花、番茄、馬鈴薯、果樹、稻、麥、大豆、煙草等,促進其生長、發芽、開花結果;能刺激果實生長,提高結實率,對棉花、蔬菜、瓜果、水稻、綠肥等有顯著的增產效果。
赤黴素最突出的生理效應是促進莖的伸長和誘導長日植物在短日條件下抽薹開花。各種植物對赤黴素的敏感程度不同。遺傳上矮生的植物如矮生的玉米和豌豆對赤黴素最敏感,經赤黴素處理後株型與非矮生的相似;非矮生植物則只有輕微的反應。有些植物遺傳上矮生性的原因就是缺乏內源赤黴素(另一些則不然)。赤黴素在種子發芽中起調節作用。許多禾穀類植物例如大麥的種子中的澱粉,在發芽時迅速水解;如果把胚去掉,澱粉就不水解。用赤黴素處理無胚的種子,澱粉就又能水解,證明了赤黴素可以代替胚引起澱粉水解。赤黴素能代替紅光促進光敏感植物萵苣種子的發芽和代替胡蘿蔔開花所需要的春化作用。赤黴素還能引起某些植物單性果實的形成。對某些植物,特別是無籽葡萄品種,在開花時用赤黴素處理,可促進無籽果實的發育。但對某些生理現象有時有抑制作用。
關於赤黴素的作用機理,研究得較深入的是它對去胚大麥種子中澱粉水解的誘發。用赤黴素處理滅菌的去胚大麥種子,發現GA3顯著促進其糊粉層中α-澱粉酶的新合成,從而引起澱粉的水解。在完整大麥種子發芽時,胚含有赤黴素,分泌到糊粉層去。此外,GA3還刺激糊粉層細胞合成蛋白酶,促進核糖核酸酶葡聚糖酶的分泌。促進麥芽糖的轉化(誘導α—澱粉酶形成);促進營養生長(對根的生長無促進作用,但顯著促進莖葉的生長),防止器官脱落和打破休眠等。
赤黴素最突出的作用是加速細胞的伸長(赤黴素可以提高植物體內生長素的含量,而生長素直接調節細胞的伸長),對細胞的分裂也有促進作用,它可以促進細胞的擴大(但不引起細胞壁的酸化),除此之外,赤黴素還有着抑制成熟,側芽休眠,衰老,塊莖形成的生理作用 [1] 
參考資料
  • 1.    潘瑞熾.植物生理學.北京:高等教育出版社,2008:176-179