Kas ir etilēna biosintēze?

Etilēna ietekme uz augiem ir daudzveidīga. Tā vislabāk zināmā iedarbība ir dažu augļu, piemēram, ābolu, banānu un tomātu, bet ne citrusaugļu nogatavošanās paātrināšana. Jau kopš seno ēģiptiešu laikiem bija zināms, ka dažus augļus var nogatavināt ātrāk, sasitot; bieži vien ir nepieciešams tikai sasitīt vai sagriezt vienu augli, lai paātrinātu liela daudzuma vienā traukā uzglabātā augļa nogatavošanos. Etilēns tika identificēts kā šīs reakcijas cēlonis tikai 1901. gadā, un tikai 20. gadsimta beigās tika atklāta informācija par etilēna biosintēzes procesu augu audos.

Etilēns kavē ziedu veidošanos lielākajā daļā augu, bet veicina sēklu dīgtspēju un var ietekmēt stādu attīstību interesantā veidā, ko sauc par “trīskāršo reakciju”. Stādiem, kas audzēti tumšos apstākļos un pakļauti etilēna iedarbībai, ir raksturīgs stublāja sabiezējums un saīsinājums, kā arī palielināts apikālā āķa izliekums — struktūra, kas aizsargā augšanas centru stublāja galā. Etilēns arī veicina hlorofila iznīcināšanu, pigmentu, ko sauc par antocianīniem, ražošanu, kas saistīti ar rudens krāsām, un lapu novecošanos un izkrišanu. Tā kā savienojums ir gāze un, tāpat kā vairums hormonu, ir efektīvs ļoti zemās koncentrācijās, tas var viegli izkliedēties caur augu audiem, un tāpēc šī savienojuma ražošana no viena auga var ietekmēt citus tuvumā esošos augus. Etilēns no rūpnieciskiem avotiem un automašīnu dzinējiem var ietekmēt arī augus.

Etilēna biosintēzes sākumpunkts augos ir metionīns, neaizvietojama aminoskābe, kas veidojas hloroplastos. Tas reaģē ar adenozīna trifosfātu (ATP), veidojot S-adenozil-L-metionīnu (SAM), kas pazīstams arī kā S-AdoMet, ko katalizē enzīms, ko sauc par SAM sintetāzi. Nākamā reakcija pārvērš SAM par 1-amino-ciklopropān-1-karbonskābi (ACC), ko katalizē enzīms ACC sintāze. Visbeidzot, ACC reaģē ar skābekli, veidojot etilēnu, ūdeņraža cianīdu un oglekļa dioksīdu, ko katalizē enzīms ACC oksidāze. Ūdeņraža cianīds tiek pārveidots par nekaitīgu savienojumu cita enzīma ietekmē, tāpēc etilēna biosintēze neizdala nekādas toksiskas ķīmiskas vielas.

ACC sintāzi ražo augi, reaģējot uz stresu, izraisot vairāk ACC un līdz ar to vairāk etilēna ražošanu. Stress var izpausties kā kaitēkļu kukaiņu vai augu slimību uzbrukums, vai arī to var izraisīt vides faktori, piemēram, sausums, aukstums vai plūdi. Kaitīgas ķīmiskas vielas var izraisīt arī stresu, izraisot etilēna ražošanu.

Augu hormons auksīns, ja tas atrodas lielos daudzumos, stimulē etilēna ražošanu. Auksīna herbicīdi, piemēram, 2,4-dihlorfenoksietiķskābe (2,4-D), atdarina šī hormona darbību, izraisot etilēna ražošanu daudzos augos. Lai gan precīzs šo herbicīdu darbības veids nav skaidrs, šķiet, ka pārmērīga etilēna ražošana var ietekmēt augu nāvi uzņēmīgās sugās.

Etilēna biosintēzes mērķis augos no 2011. gada ir aktīvas pētniecības joma. Ņemot vērā šī hormona plašo iedarbību, visticamāk, tam ir vairākas lomas. Attiecībā uz stādiem, šķiet, ka tas tiek ražots, reaģējot uz augsnes pretestību pret augošajiem stādiem un izraisa augšanas reakcijas, kas palīdz aizsargāt augšanas centru. Ir arī pierādījumi, ka tam var būt nozīme slimību rezistencē; eksperimentālie pētījumi liecina, ka augi, kuriem trūkst etilēna reakcijas, ir jutīgāki pret dažām slimībām.