Vad är etylenbiosyntes?
Etylen är en förening av kol och väte med den kemiska formeln C2H4. Det är en färglös gas med en söt lukt som tillverkas i enorm skala av den petrokemiska industrin för främst användning av plastproduktion. Etylen produceras också av växter och fungerar som ett hormon som påverkar viktiga växtprocesser på flera sätt. Det är ovanligt att en så liten molekyl är aktiv som hormon. Etylenbiosyntes i växter äger rum som svar på olika påfrestningar, inklusive angrepp av skadedjur och sjukdomar, torka och vävnadsskador.
Effekterna av eten på växter är många och varierande. Dess mest kända effekt är att påskynda mogningen av vissa typer av frukt, till exempel äpplen, bananer och tomater, men inte citrusfrukter. Det hade varit känt sedan åtminstone tidpunkten för de forna egyptierna att vissa frukter kunde mogas snabbare genom blåmärken; det är ofta bara nödvändigt att blåmärka eller skära en frukt för att påskynda mogningen av ett stort antal lagrat i samma behållare. Etylen identifierades inte som orsaken till detta svar förrän 1901 och det var först i slutet av 1900-talet som detaljer om processen för etenbiosyntes i växtvävnad avslöjades.
Etylen hämmar blommaproduktionen i de flesta växter, men främjar fröns grodd och kan påverka plantorutvecklingen på ett intressant sätt, känd som ”trippelresponsen.” Plantor som odlas i mörka förhållanden och utsatta för eten visar en karakteristisk förtjockning och förkortning av stammen, och ökad krökning av den apikala kroken - en struktur som skyddar det växande mitten vid spetsen av stammen. Etylen främjar också förstörelse av klorofyll, produktion av pigment som kallas antocyaniner - förknippade med höstfärger - och åldrande och bortfall av löv. Eftersom föreningen är en gas, och - som de flesta hormoner - är effektiv i mycket låga koncentrationer, kan den lätt diffundera genom växtvävnad, och produktionen av denna förening av en anläggning kan påverka andra i närheten. Etylen från industriella källor och bilmotorer kan också påverka växter.
Utgångspunkten för etylenbiosyntes i växter är metionin, en essentiell aminosyra som produceras i kloroplasterna. Detta reagerar med adenosintrifosfat (ATP) för att producera S-adenosyl-L-metionin (SAM), även känd som S-AdoMet, katalyserad av ett enzym som kallas SAM-syntetas. En ytterligare reaktion omvandlar SAM till 1-amino-cyklopropan-1-karboxylsyra (ACC), katalyserad av enzymet ACC-syntas. Slutligen reagerar ACC med syre för att producera eten, vätecyanid och koldioxid, katalyserad av enzymet ACC-oxidas. Vätecyaniden omvandlas till en ofarlig förening av ett annat enzym, så att etensyntesen inte släpper några giftiga kemikalier.
ACC-syntas produceras av växter som svar på stress, vilket gör att mer ACC, och följaktligen mer eten, produceras. Spänningen kan ha form av attack av insektsskadegörare eller växtsjukdomar, eller det kan bero på miljöfaktorer som torka, förkylning eller översvämningar. Skadliga kemikalier kan också leda till stress, vilket kan leda till etenproduktion.
Växthormonet auxin, om det finns i stora mängder, stimulerar etenproduktionen. Auxiniska herbicider, såsom 2,4-diklorofenoxyättiksyra (2,4-D), efterliknar verkan av detta hormon och orsakar etenproduktion i många växter. Även om det exakta sättet för verkan av dessa herbicider inte är klart, verkar det som att överdriven etenproduktion kan spela en roll i växtdöd hos mottagliga arter.
Syftet med etylenbiosyntes i växter är från och med 2011 ett område med aktiv forskning. Med tanke på det stora antalet effekter av detta hormon är det troligt att det har flera roller. När det gäller plantor verkar det vara producerat som svar på motståndet från marken mot den växande plantan och för att utlösa tillväxtresponser som hjälper till att skydda växande centrum. Det finns också bevis för att det kan spela en roll i sjukdomsresistens; experimentella studier tyder på att växter som saknar ett etenrespons är mer mottagliga för vissa sjukdomar.