Vad är etylenbiosyntes?

Eten är en förening av kol och väte med den kemiska formeln C2H4. Det är en färglös gas med söt lukt som tillverkas i stor skala av den petrokemiska industrin för användning främst vid tillverkning av plast. Eten produceras också av växter och fungerar som ett hormon som påverkar viktiga växtprocesser på ett antal sätt. Det är ovanligt att en så liten molekyl är aktiv som ett hormon. Etenbiosyntes i växter sker 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 mognaden av vissa sorters frukt, till exempel äpplen, bananer och tomater, men inte citrusfrukter. Det hade varit känt åtminstone sedan de gamla egyptiernas tid att vissa frukter kunde mogna snabbare genom blåmärken; det är ofta bara nödvändigt att blåsa eller skära en frukt för att påskynda mognaden av ett stort antal lagrade i samma behållare. Eten identifierades inte som orsaken till detta svar förrän 1901 och det var först i slutet av 20-talet som detaljer om processen för etenbiosyntes i växtvävnad avslöjades.

Eten hämmar blomproduktionen i de flesta växter, men främjar fröns groning och kan påverka plantans utveckling på ett intressant sätt, känt som ”trippelresponsen”. Fröplantor som odlats under mörka förhållanden och som utsätts för eten visar en karakteristisk förtjockning och förkortning av stjälken, och ökad krökning av den apikala kroken – en struktur som skyddar odlingscentrumet vid stammens spets. Eten främjar också förstörelse av klorofyll, produktion av pigment som kallas antocyaniner – förknippade med höstfärger – och åldrande och avfall av löv. Eftersom föreningen är en gas och – som de flesta hormoner – är effektiv vid mycket låga koncentrationer, kan den lätt diffundera genom växtvävnad, och så att produktionen av denna förening av en växt kan påverka andra i närheten. Eten från industriella källor och bilmotorer kan också påverka växter.

Utgångspunkten för etenbiosyntes 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. Cyanväte omvandlas till en ofarlig förening av ett annat enzym, så etylenbiosyntes frigör inga giftiga kemikalier.

ACC-syntas produceras av växter som svar på stress, vilket gör att mer ACC, och följaktligen mer eten, produceras. Stressen kan ta formen av angrepp av skadeinsekter eller växtsjukdomar, eller så kan det bero på miljöfaktorer som torka, kyla eller översvämningar. Skadliga kemikalier kan också leda till stress, vilket leder till etenproduktion.

Växthormonet auxin, om det finns i stora mängder, stimulerar etylenproduktionen. Auxiniska herbicider, såsom 2,4-diklorfenoxiättiksyra (2,4-D), härmar verkan av detta hormon, vilket orsakar etenproduktion i många växter. Även om det exakta verkningssättet för dessa herbicider inte är klart, verkar det som om överdriven etenproduktion kan spela en roll i växtdöd hos mottagliga arter.
Syftet med etenbiosyntes i växter är från och med 2011 ett område för aktiv forskning. Med tanke på det breda utbudet av effekter av detta hormon är det troligt att det har flera roller. När det gäller plantor verkar det produceras som ett svar på motstånd från jorden mot den växande plantan och för att utlösa tillväxtsvar som hjälper till att skydda odlingscentrumet. Det finns också bevis för att det kan spela en roll i sjukdomsresistens; experimentella studier tyder på att växter som saknar etensvar är mer mottagliga för vissa sjukdomar.