Co to jest biosynteza etylenu?

Etylen jest związkiem węgla i wodoru o wzorze chemicznym C _{2 H 4 . Jest to bezbarwny gaz o słodkim zapachu, który jest wytwarzany na ogromną skalę przez przemysł petrochemiczny do stosowania głównie w produkcji tworzyw sztucznych. Etylen jest również wytwarzany przez rośliny i działa jako hormon, który na wiele sposobów wpływa na kluczowe procesy roślin. To niezwykłe, że taka mała cząsteczka jest aktywna jako hormon. Biosynteza etylenu w roślinach ma miejsce w odpowiedzi na różne naprężenia, w tym atak szkodników i chorób, suszę i uszkodzenie tkanki.}

Wpływ etylenu na rośliny jest wiele i różnorodne. Jego najbardziej znanym efektem jest przyspieszenie dojrzewania niektórych rodzajów owoców, na przykład jabłek, bananów i pomidorów, ale nie owoców cytrusowych. Od przynajmniej starożytnych Egipcjan wiadomo, że niektóre owoce mogłyby dojrzewać szybciej przez siniaki; Często konieczne jest tylko zasinienie lub przecięcie jednego owocu w celu przyspieszenia dojrzewaniaduża liczba przechowywana w tym samym pojemniku. Etylen nie został zidentyfikowany jako przyczyna tej odpowiedzi do 1901 r., A dopiero pod koniec XX wieku ujawniono szczegóły procesu biosyntezy etylenu w tkance roślinnej.

Etylen hamuje produkcję kwiatów u większości roślin, ale promuje kiełkowanie nasion i może wpływać na rozwój sadzonek w interesujący sposób, znany jako „potrójna reakcja”. Sadzonki uprawiane w ciemnych warunkach i narażone na etylen wykazują charakterystyczne pogrubienie i skrócenie łodygi oraz zwiększoną krzywiznę wierzchołkowego haka - struktura chroniąca rosnące centrum na końcu łodygi. Etylen sprzyja również zniszczeniu chlorofilu, produkcji pigmentów zwanych antocyjanami - związanymi z jesiennymi kolorami - oraz starzeniem się i zrzucaniem liści. Ponieważ związek jest gazem i - jak większość hormonów - jest effecTive przy bardzo niskich stężeniach, może łatwo rozpraszać się przez tkankę roślinną, a zatem produkcja tego związku przez jedną roślinę może wpływać na inne w pobliżu. Etylen ze źródeł przemysłowych i silników samochodowych może również wpływać na rośliny.

Punktem wyjścia do biosyntezy etylenu w roślinach jest metionina, niezbędny aminokwas wytwarzany w chloroplastach. Reaguje to z trifosforanem adenozyny (ATP) w celu wytworzenia S-adenozylo-L-metioniny (SAM), znanej również jako s-adomet, katalizowany przez enzym zwany syntetazą SAM. Kolejna reakcja przekształca SAM na kwas 1-amino-cyklopropan-1-karboksylowy (ACC), katalizowany przez syntazę ACC enzymu. Wreszcie, ACC reaguje z tlenem w celu wytwarzania etylenu, cyjanoru i dwutlenku węgla, katalizowanego przez enzym oksydazę ACC. Cyjan wodoru jest przekształcany w nieszkodliwy związek przez inny enzym, więc biosynteza etylenu nie uwalnia żadnych toksycznych chemikaliów.

Syntaza ACC jest wytwarzana przez rośliny w odpowiedzi na stres, powodując więcej ACC, w wyniku czegowięcej etylenu, do wyprodukowania. Stres może przybierać formę ataku szkodników owadów lub chorób roślin lub może to wynikać z czynników środowiskowych, takich jak susza, zimno lub powódź. Szkodliwe chemikalia mogą również powodować stres, co prowadzi do produkcji etylenu.

Auxina hormonu roślinnego, jeśli jest obecna w dużych ilościach, stymuluje produkcję etylenu. Herbicydy auksynowe, takie jak kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy (2,4-D), naśladują działanie tego hormonu, powodując wytwarzanie etylenu u wielu roślin. Chociaż dokładny sposób działania tych herbicydów nie jest jasny, wydaje się, że nadmierna produkcja etylenu może odgrywać rolę w śmierci roślin u podatnych gatunków.

Celem biosyntezy etylenu w roślinach jest od 2011 r., Obszar aktywnych badań. Biorąc pod uwagę szeroki zakres efektów tego hormonu, prawdopodobne jest, że ma on wiele ról. W przypadku sadzonek wydaje się, że jest on wytwarzany w odpowiedzi na opór z gleby na rozwijające się sadzonki i wyzwolenie wzrostuNSE, które pomagają chronić rosnące centrum. Istnieją również dowody na to, że może odgrywać rolę w oporności na choroby; Badania eksperymentalne sugerują, że rośliny pozbawione odpowiedzi etylenu są bardziej podatne na niektóre choroby.