Co je biosyntéza ethylenu?

ethylen je sloučenina uhlíku a vodíku s chemickým vzorcem C 2 h ₄ . Je to bezbarvý plyn se sladkým zápachem, který petrochemický průmysl vyrábí ve velkém měřítku pro použití hlavně při výrobě plastů. Ethylen je také produkován rostlinami a působí jako hormon, který ovlivňuje klíčové rostlinné procesy mnoha způsoby. Je neobvyklé, že taková malá molekula je aktivní jako hormon. Ethylenová biosyntéza v rostlinách se odehrává v reakci na různá stres, včetně útoku škůdců a nemocí, sucha a poškození tkáně.

Účinky ethylenu na rostliny jsou mnoho a rozmanité. Jeho nejznámějším účinkem je urychlení zrání některých druhů ovoce, například jablek, banánů a rajčat, ale ne citrusové ovoce. Od té doby bylo známo alespoň čas starověkých Egypťanů, že některé ovoce by mohly být dozrává rychleji modřinami; Často je nutné jen pohmoždit nebo řezat jedno ovoce, aby se zrychlil zránívelké číslo uložené ve stejném kontejneru. Ethylen nebyl identifikován jako příčina této reakce až do roku 1901 a teprve na konci 20. století byly odhaleny podrobnosti o procesu biosyntézy ethylenu v tkáni rostlinné tkáně.

ethylen inhibuje produkci květin ve většině rostlin, ale podporuje klíčení semen a může ovlivnit vývoj sazenic zajímavým způsobem, známý jako „trojitá odezva“. Sazenice pěstované v tmavých podmínkách a vystavené ethylenu vykazují charakteristické zesílení a zkrácení stonku a zvýšené zakřivení apikálního háku - struktury, která chrání rostoucí centrum na špičce stonku. Ethylen také podporuje destrukci chlorofylu, produkce pigmentů zvaných antokyany - spojené s podzimními barvami - a stárnutí a uvolňování listů. Protože sloučenina je plyn a - stejně jako většina hormonů - je efektivníTive při velmi nízkých koncentracích může snadno rozptýlit prostřednictvím rostlinné tkáně, a tak produkce této sloučeniny jednou rostlinou může ovlivnit ostatní v okolí. Ethylen z průmyslových zdrojů a automobilů může také ovlivnit rostliny.

Výchozím bodem pro biosyntézu ethylenu v rostlinách je methionin, esenciální aminokyselina produkovaná v chloroplastech. To reaguje s adenosin trifosfát (ATP) za vzniku S-adenosyl-l-methioninu (SAM), také známý jako S-adomet, katalyzovaný enzymem zvaným Sam syntetáza. Další reakce přeměňuje SAM na 1-amino-cyklopropan-1-karboxylovou kyselinu (ACC), katalyzovaná enzymovou ACC syntázou. Nakonec ACC reaguje s kyslíkem za účelem produkce ethylenu, kyanidu vodíku a oxidu uhličitého, katalyzovaného enzymovou oxidázou ACC. Kyanid vodíku je přeměněn na neškodnou sloučeninu jiným enzymem, takže biosyntéza ethylenu neuvolňuje žádné toxické chemikálie.

ACC syntáza je produkována rostlinami v reakci na stres, způsobuje více ACC a následněvíce ethylenu, který má být vyroben. Stres může mít podobu útoku hmyzu škůdců nebo onemocnění rostlin, nebo to může být způsobeno faktory prostředí, jako je sucho, nachlazení nebo záplavy. Škodlivé chemikálie mohou také vést ke stresu, což vede k produkci ethylenu.

Auxin rostlin, pokud je přítomen ve velkém množství, stimuluje produkci ethylenu. Auxinické herbicidy, jako je kyselina 2,4-dichlorfenoxyoctová (2,4-D), napodobuje účinek tohoto hormonu, což způsobuje produkci ethylenu v mnoha rostlinách. Zatímco přesný způsob účinku těchto herbicidů není jasný, zdá se, že nadměrná produkce ethylenu může hrát roli při smrti rostlin u citlivých druhů.

Účelem biosyntézy ethylenu v rostlinách je od roku 2011 oblast aktivního výzkumu. Vzhledem k široké škále účinků tohoto hormonu je pravděpodobné, že má více rolí. V případě sazenic se zdá, že se vyrábí v reakci na odpor z půdy na vyvíjející se sazenice a na spuštění růstu responNSE, které pomáhají chránit rostoucí centrum. Existují také důkazy, že může hrát roli v odolnosti proti chorobám; Experimentální studie naznačují, že rostliny postrádající reakci ethylenu jsou náchylnější k některým onemocněním.