Το αιθυλένιο είναι μια ένωση άνθρακα και υδρογόνου με χημικό τύπο C2H4. Είναι ένα άχρωμο αέριο με γλυκιά οσμή που κατασκευάζεται σε τεράστια κλίμακα από την πετροχημική βιομηχανία για χρήση κυρίως στην παραγωγή πλαστικών. Το αιθυλένιο παράγεται επίσης από τα φυτά και δρα ως ορμόνη που επηρεάζει τις κρίσιμες διαδικασίες των φυτών με διάφορους τρόπους. Είναι ασυνήθιστο για ένα τόσο μικρό μόριο να είναι ενεργό ως ορμόνη. Η βιοσύνθεση του αιθυλενίου στα φυτά λαμβάνει χώρα ως απόκριση σε διάφορες πιέσεις, συμπεριλαμβανομένης της επίθεσης από παράσιτα και ασθένειες, της ξηρασίας και της βλάβης στους ιστούς.
Οι επιπτώσεις του αιθυλενίου στα φυτά είναι πολλές και ποικίλες. Η πιο γνωστή επίδρασή του είναι ότι επιταχύνει την ωρίμανση ορισμένων ειδών φρούτων, όπως μήλα, μπανάνες και ντομάτες, αλλά όχι εσπεριδοειδή. Ήταν γνωστό τουλάχιστον από την εποχή των αρχαίων Αιγυπτίων ότι ορισμένα φρούτα μπορούσαν να ωριμάσουν πιο γρήγορα με μώλωπες. Συχνά είναι απαραίτητο μόνο να μελανιάσεις ή να κόψεις ένα φρούτο για να επιταχυνθεί η ωρίμανση ενός μεγάλου αριθμού αποθηκευμένων στο ίδιο δοχείο. Το αιθυλένιο δεν αναγνωρίστηκε ως η αιτία αυτής της απόκρισης μέχρι το 1901 και μόνο στα τέλη του 20ου αιώνα αποκαλύφθηκαν λεπτομέρειες της διαδικασίας βιοσύνθεσης αιθυλενίου στον φυτικό ιστό.
Το αιθυλένιο αναστέλλει την παραγωγή λουλουδιών στα περισσότερα φυτά, αλλά προάγει τη βλάστηση των σπόρων και μπορεί να επηρεάσει την ανάπτυξη των δενδρυλλίων με έναν ενδιαφέροντα τρόπο, γνωστό ως «τριπλή απόκριση». Τα σπορόφυτα που αναπτύσσονται σε σκοτεινές συνθήκες και εκτίθενται σε αιθυλένιο παρουσιάζουν μια χαρακτηριστική πάχυνση και βράχυνση του στελέχους και αυξημένη καμπυλότητα του κορυφαίου αγκίστρου – μια δομή που προστατεύει το κέντρο ανάπτυξης στην άκρη του στελέχους. Το αιθυλένιο προάγει επίσης την καταστροφή της χλωροφύλλης, την παραγωγή χρωστικών που ονομάζονται ανθοκυανίνες —που σχετίζονται με τα χρώματα του φθινοπώρου— και τη γήρανση και την αποβολή των φύλλων. Δεδομένου ότι η ένωση είναι αέριο και – όπως οι περισσότερες ορμόνες – είναι αποτελεσματική σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις, μπορεί να διαχέεται εύκολα μέσω του φυτικού ιστού και έτσι η παραγωγή αυτής της ένωσης από ένα φυτό μπορεί να επηρεάσει άλλα κοντά. Το αιθυλένιο από βιομηχανικές πηγές και οι κινητήρες αυτοκινήτων μπορεί επίσης να επηρεάσει τα φυτά.
Το σημείο εκκίνησης για τη βιοσύνθεση του αιθυλενίου στα φυτά είναι η μεθειονίνη, ένα απαραίτητο αμινοξύ που παράγεται στους χλωροπλάστες. Αυτό αντιδρά με την τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) για να παράγει S-αδενοσυλ-L-μεθειονίνη (SAM), επίσης γνωστή ως S-AdoMet, που καταλύεται από ένα ένζυμο που ονομάζεται συνθετάση SAM. Μια περαιτέρω αντίδραση μετατρέπει το SAM σε 1-αμινο-κυκλοπροπαν-1-καρβοξυλικό οξύ (ACC), που καταλύεται από το ένζυμο συνθάση ACC. Τέλος, το ACC αντιδρά με το οξυγόνο για να παράγει αιθυλένιο, υδροκυάνιο και διοξείδιο του άνθρακα, που καταλύονται από το ένζυμο οξειδάση ACC. Το υδροκυάνιο μετατρέπεται σε μια αβλαβή ένωση από άλλο ένζυμο, επομένως η βιοσύνθεση του αιθυλενίου δεν απελευθερώνει τοξικές χημικές ουσίες.
Η συνθάση ACC παράγεται από τα φυτά ως απόκριση στο στρες, προκαλώντας την παραγωγή περισσότερου ACC και κατά συνέπεια περισσότερο αιθυλενίου. Το άγχος μπορεί να λάβει τη μορφή επίθεσης από έντομα ή ασθένειες των φυτών ή μπορεί να οφείλεται σε περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως ξηρασία, κρύο ή πλημμύρες. Οι επιβλαβείς χημικές ουσίες μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε στρες, οδηγώντας σε παραγωγή αιθυλενίου.
Η φυτική ορμόνη αυξίνη, εάν υπάρχει σε μεγάλες ποσότητες, διεγείρει την παραγωγή αιθυλενίου. Τα αυξινικά ζιζανιοκτόνα, όπως το 2,4-διχλωροφαινοξυοξικό οξύ (2,4-D), μιμούνται τη δράση αυτής της ορμόνης, προκαλώντας παραγωγή αιθυλενίου σε πολλά φυτά. Αν και ο ακριβής τρόπος δράσης αυτών των ζιζανιοκτόνων δεν είναι ξεκάθαρος, φαίνεται ότι η υπερβολική παραγωγή αιθυλενίου μπορεί να παίζει ρόλο στον θάνατο των φυτών σε ευαίσθητα είδη.
Ο σκοπός της βιοσύνθεσης αιθυλενίου στα φυτά είναι, από το 2011, ένας τομέας ενεργού έρευνας. Δεδομένου του ευρέος φάσματος επιδράσεων αυτής της ορμόνης, είναι πιθανό να έχει πολλαπλούς ρόλους. Στην περίπτωση των σπορόφυτων, φαίνεται ότι παράγεται ως απόκριση στην αντίσταση του εδάφους στο αναπτυσσόμενο δενδρύλλιο και για να πυροδοτήσει αντιδράσεις ανάπτυξης που βοηθούν στην προστασία του αναπτυσσόμενου κέντρου. Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι μπορεί να παίζει ρόλο στην αντίσταση στις ασθένειες. πειραματικές μελέτες υποδεικνύουν ότι τα φυτά που δεν έχουν απόκριση αιθυλενίου είναι πιο ευαίσθητα σε ορισμένες ασθένειες.