Was ist die Ethylenbiosynthese?

Ethylen ist eine Verbindung von Kohlenstoff und Wasserstoff mit der chemischen Formel C ₂ H ₄ .Es ist ein farbloses Gas mit einem süßen Geruch, der von der petrochemischen Industrie in großem Maßstab hergestellt wird, um hauptsächlich in der Produktion von Kunststoffen zu verwenden.Ethylen wird auch von Pflanzen hergestellt und wirkt als Hormon, das in vielerlei Hinsicht wichtige Pflanzenprozesse beeinflusst.Es ist ungewöhnlich, dass ein so kleines Molekül als Hormon aktiv ist.Die Ethylenbiosynthese in Pflanzen findet als Reaktion auf verschiedene Belastungen statt, einschließlich Angriffe durch Schädlinge und Krankheiten, Dürre und Gewebeschäden.

Die Auswirkungen von Ethylen auf Pflanzen sind vielfältig und unterschiedlich.Der bekannteste Effekt besteht darin, die Reifung einiger Arten von Früchten zu beschleunigen, zum Beispiel Äpfel, Bananen und Tomaten, aber nicht die Zitrusfrucht.Es war seit mindestens der Zeit der alten Ägypter bekannt, dass einige Früchte durch Blutergüsse schneller gereift werden konnten;Es ist oft nur notwendig, eine Frucht zu brüen oder zu schneiden, um die Reifung einer großen Zahl zu beschleunigen, die im selben Behälter gespeichert ist.Ethylen wurde erst 1901 als Ursache für diese Reaktion identifiziert, und erst im späten 20. Jahrhundert wurden Einzelheiten zum Prozess der Ethylenbiosynthese im Pflanzengewebe aufgedeckt.kann die Sämlingentwicklung auf interessante Weise beeinflussen, die als „dreifache Reaktion“ bezeichnet wird.Sämlinge, die unter dunklen Bedingungen gezüchtet und Ethylen ausgesetzt sind, zeigen eine charakteristische Verdickung und Verkürzung des Stammes und erhöhte die Krümmung des apikalen Hakens Mdash;Eine Struktur, die das wachsende Zentrum an der Spitze des Stammes schützt.Ethylen fördert auch die Zerstörung von Chlorophyll, die Produktion von Pigmenten namens Anthocyane Mdash;assoziiert mit Herbstfarben Mdash;und Alterung und Ablage von Blättern.Da die Verbindung ein Gas ist, und mdash;Wie die meisten Hormone Mdash;In sehr niedrigen Konzentrationen wirksam, kann es leicht durch Pflanzengewebe diffundieren, und so kann die Herstellung dieser Verbindung durch eine Pflanze andere in der Nähe beeinflussen.Ethylen aus industriellen Quellen und Automotoren können auch Pflanzen beeinflussen.

Der Ausgangspunkt für die Ethylenbiosynthese in Pflanzen ist Methionin, eine wesentliche Aminosäure, die in den Chloroplasten produziert wird.Dies reagiert mit Adenosintriphosphat (ATP) auf S-Adenosyl-L-Methionin (SAM), auch als S-Adomet bekannt, katalysiert durch ein Enzym namens SAM-Synthetase.Eine weitere Reaktion wandelt SAM in 1-Amino-Cyclopropan-1-Carboxylsäure (ACC) um, die durch die Enzym ACC-Synthase katalysiert wird.Schließlich reagiert ACC mit Sauerstoff auf Ethylen, Wasserstoffcyanid und Kohlendioxid, die durch die Enzym -ACC -Oxidase katalysiert werden.Das Wasserstoffcyanid wird durch ein anderes Enzym in eine harmlose Verbindung umgewandelt, sodass die Ethylenbiosynthese keine toxischen Chemikalien freigesetzt wird.Der Stress kann in Form eines Angriffs durch Insektenschädlinge oder Pflanzenkrankheiten erfolgen, oder es kann auf Umweltfaktoren wie Dürre, Kälte oder Überschwemmungen zurückzuführen sein.Schädliche Chemikalien können auch zu Stress führen, was zur Ethylenproduktion führt.

Das Pflanzenhormon -Auxin stimuliert, falls in großen Mengen, die Ethylenproduktion stimuliert.Auxinische Herbizide wie 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) ahmen die Wirkung dieses Hormons nach und verursachen die Ethylenproduktion in vielen Pflanzen.Während die genaue Wirkungsweise dieser Herbizide nicht klar ist, scheint es, dass eine übermäßige Ethylenproduktion bei anfälligen Arten eine Rolle beim Pflanzenstod spielen kann.

Der Zweck der Ethylenbiosynthese in Pflanzen ist ab 2011 ein Gebiet aktiver Forschung.Angesichts der breiten Auswirkungen dieses Hormons ist es wahrscheinlich, dass es mehrere Rollen hat.Im Fall von Sämlingen scheint es als Reaktion auf Widerstand vom Boden zum sich entwickelnden Sämling und zur Auslöser von Wachstumsreaktionen, die HEL auszulösen, erzeugt zu werden.p schützen das wachsende Zentrum.Es gibt auch Hinweise darauf, dass es eine Rolle bei der Krankheitsresistenz spielen kann.Experimentelle Studien legen nahe, dass Pflanzen, denen eine Ethylenreaktion fehlt, anfälliger für einige Krankheiten sind.