Etilena este un compus de carbon și hidrogen cu formula chimică C2H4. Este un gaz incolor cu miros dulce care este produs la scară mare de industria petrochimică pentru a fi utilizat în principal în producția de materiale plastice. Etilena este, de asemenea, produsă de plante și acționează ca un hormon care influențează procesele esențiale ale plantelor în mai multe moduri. Este neobișnuit ca o moleculă atât de mică să fie activă ca hormon. Biosinteza etilenei în plante are loc ca răspuns la diferite stresuri, inclusiv atacul dăunătorilor și bolilor, seceta și deteriorarea țesuturilor.
Efectele etilenei asupra plantelor sunt multe și variate. Efectul său cel mai cunoscut este de a grăbi coacerea unor tipuri de fructe, de exemplu merele, bananele și roșiile, dar nu citricele. Se știa cel puțin încă de pe vremea vechilor egipteni că unele fructe se puteau coace mai repede prin vânătăi; de multe ori este necesar doar să învineți sau să tai un fruct pentru a accelera coacerea unui număr mare depozitat în același recipient. Etilena nu a fost identificată drept cauza acestui răspuns până în 1901 și abia la sfârșitul secolului al XX-lea au fost dezvăluite detaliile procesului de biosinteză a etilenei în țesutul vegetal.
Etilena inhibă producția de flori la majoritatea plantelor, dar promovează germinarea semințelor și poate influența dezvoltarea răsadurilor într-un mod interesant, cunoscut sub numele de „răspunsul triplu”. Răsadurile cultivate în condiții întunecate și expuse la etilenă prezintă o îngroșare și scurtare caracteristică a tulpinii și o curbură crescută a cârligului apical – o structură care protejează centrul de creștere din vârful tulpinii. Etilena favorizează, de asemenea, distrugerea clorofilei, producția de pigmenți numiți antociani – asociați cu culorile de toamnă – și îmbătrânirea și căderea frunzelor. Deoarece compusul este un gaz și – ca majoritatea hormonilor – este eficient la concentrații foarte scăzute, poate difuza cu ușurință prin țesutul vegetal și astfel producția acestui compus de către o plantă le poate afecta pe altele din apropiere. Etilena din surse industriale și motoarele auto poate afecta, de asemenea, plantele.
Punctul de plecare pentru biosinteza etilenei la plante este metionina, un aminoacid esențial produs în cloroplaste. Aceasta reacționează cu adenozin trifosfat (ATP) pentru a produce S-adenosil-L-metionină (SAM), cunoscută și sub numele de S-AdoMet, catalizată de o enzimă numită SAM sintetaza. O reacție suplimentară transformă SAM în acid 1-amino-ciclopropan-1-carboxilic (ACC), catalizat de enzima ACC sintaza. În cele din urmă, ACC reacționează cu oxigenul pentru a produce etilenă, cianură de hidrogen și dioxid de carbon, catalizate de enzima ACC oxidază. Cianură de hidrogen este transformată într-un compus inofensiv de către o altă enzimă, astfel încât biosinteza etilenei nu eliberează substanțe chimice toxice.
ACC sintaza este produsă de plante ca răspuns la stres, determinând producerea mai multor ACC și, în consecință, mai multă etilenă. Stresul poate lua forma atacului insectelor dăunătoare sau bolilor plantelor sau poate fi din cauza unor factori de mediu precum seceta, frigul sau inundațiile. Substanțele chimice dăunătoare pot duce, de asemenea, la stres, ceea ce duce la producerea de etilenă.
Hormonul vegetal auxina, daca este prezent in cantitati mari, stimuleaza productia de etilena. Erbicidele auxinice, cum ar fi acidul 2,4-diclorfenoxiacetic (2,4-D), imită acțiunea acestui hormon, determinând producția de etilenă în multe plante. Deși modul exact de acțiune al acestor erbicide nu este clar, se pare că producția excesivă de etilenă poate juca un rol în moartea plantelor la speciile susceptibile.
Scopul biosintezei etilenei în plante este, din 2011, un domeniu de cercetare activă. Având în vedere gama largă de efecte ale acestui hormon, este probabil ca acesta să aibă mai multe roluri. În cazul răsadurilor, acesta pare să fie produs ca răspuns la rezistența solului la răsadul în curs de dezvoltare și pentru a declanșa răspunsuri de creștere care ajută la protejarea centrului de creștere. Există, de asemenea, dovezi că poate juca un rol în rezistența la boli; studiile experimentale sugerează că plantele care nu au răspuns la etilenă sunt mai susceptibile la unele boli.