Etilen adalah senyawa karbon dan hidrogen dengan rumus kimia C2H4. Ini adalah gas tidak berwarna dengan bau manis yang diproduksi dalam skala besar oleh industri petrokimia untuk digunakan terutama dalam produksi plastik. Etilen juga diproduksi oleh tanaman dan bertindak sebagai hormon yang mempengaruhi proses tanaman penting dalam beberapa cara. Tidak biasa molekul sekecil itu menjadi aktif sebagai hormon. Biosintesis etilen pada tanaman terjadi sebagai respon terhadap berbagai cekaman, termasuk serangan hama dan penyakit, kekeringan dan kerusakan jaringan.
Efek etilen pada tanaman banyak dan beragam. Efeknya yang paling terkenal adalah mempercepat pematangan beberapa jenis buah, misalnya apel, pisang dan tomat, tetapi bukan buah jeruk. Telah diketahui setidaknya sejak zaman Mesir kuno bahwa beberapa buah dapat matang lebih cepat dengan memar; seringkali hanya perlu memar atau memotong satu buah untuk mempercepat pematangan sejumlah besar buah yang disimpan dalam wadah yang sama. Etilen tidak diidentifikasi sebagai penyebab respons ini sampai tahun 1901 dan baru pada akhir abad ke-20 rincian proses biosintesis etilen dalam jaringan tanaman terungkap.
Etilen menghambat produksi bunga di sebagian besar tanaman, tetapi mendorong perkecambahan biji dan dapat mempengaruhi perkembangan bibit dengan cara yang menarik, yang dikenal sebagai “respon rangkap tiga”. Bibit yang tumbuh dalam kondisi gelap dan terkena etilen menunjukkan karakteristik penebalan dan pemendekan batang, dan peningkatan kelengkungan kait apikal — struktur yang melindungi pusat pertumbuhan di ujung batang. Etilen juga mendorong penghancuran klorofil, produksi pigmen yang disebut anthocyanin – yang terkait dengan warna musim gugur – dan penuaan dan kerontokan daun. Karena senyawa ini adalah gas, dan — seperti kebanyakan hormon — efektif pada konsentrasi yang sangat rendah, senyawa ini dapat menyebar dengan mudah melalui jaringan tanaman, sehingga produksi senyawa ini oleh satu tanaman dapat mempengaruhi tanaman lain di sekitarnya. Etilen dari sumber industri dan mesin mobil juga dapat mempengaruhi tanaman.
Titik awal untuk biosintesis etilen pada tanaman adalah metionin, asam amino esensial yang diproduksi di kloroplas. Ini bereaksi dengan adenosin trifosfat (ATP) untuk menghasilkan S-adenosil-L-metionin (SAM), juga dikenal sebagai S-AdoMet, dikatalisis oleh enzim yang disebut SAM sintetase. Reaksi lebih lanjut mengubah SAM menjadi asam 1-amino-siklopropana-1-karboksilat (ACC), dikatalisis oleh enzim ACC sintase. Akhirnya, ACC bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan etilen, hidrogen sianida dan karbon dioksida, dikatalisis oleh enzim ACC oksidase. Hidrogen sianida diubah menjadi senyawa yang tidak berbahaya oleh enzim lain, sehingga biosintesis etilen tidak melepaskan bahan kimia beracun.
ACC sintase diproduksi oleh tanaman sebagai respons terhadap stres, menyebabkan lebih banyak ACC, dan akibatnya lebih banyak etilen, yang akan diproduksi. Stres dapat berupa serangan serangga hama atau penyakit tanaman, atau mungkin karena faktor lingkungan seperti kekeringan, dingin atau banjir. Bahan kimia berbahaya juga dapat menyebabkan stres, yang mengarah pada produksi etilen.
Hormon tanaman auksin, jika ada dalam jumlah besar, merangsang produksi etilen. Herbisida auksinat, seperti asam 2,4-diklorofenoksiasetat (2,4-D), meniru aksi hormon ini, menyebabkan produksi etilen di banyak tanaman. Sementara cara kerja yang tepat dari herbisida ini tidak jelas, tampaknya produksi etilen yang berlebihan dapat berperan dalam kematian tanaman pada spesies yang rentan.
Tujuan biosintesis etilen pada tanaman adalah, pada 2011, area penelitian aktif. Mengingat luasnya efek hormon ini, kemungkinan besar hormon ini memiliki peran ganda. Dalam kasus bibit, tampaknya diproduksi sebagai respons terhadap resistensi dari tanah terhadap bibit yang sedang berkembang dan untuk memicu respons pertumbuhan yang membantu melindungi pusat pertumbuhan. Ada juga bukti bahwa itu mungkin berperan dalam resistensi penyakit; studi eksperimental menunjukkan bahwa tanaman kekurangan respon etilen lebih rentan terhadap beberapa penyakit.