Этилен. 
Синтетические регуляторы роста и развития растений в биотехнологии и растениеводстве

Является единственным газообразным регулятором роста растений (С₂Н₄). Гормональная природа этилена была впервые изучена русским ученым Д. Н. Нелюбовым (1901), который обнаружил, что под действием этилена происходит ингибирование растяжения, утолщение и рост в горизонтальном направлении проростков гороха. Ф. Денни (1924) впервые доказал, что этилен стимулирует созревание.

Метаболизм и транспорт. Этилен синтезируется в высших растениях, бактериях и грибах. В растениях этилен образуется из метионина во всех частях организма, но с разной интенсивностью. Образование этилена в растениях тормозится при недостатке кислорода и регулируется светом. К примеру, свет стимулирует синтез этилена у семян салата, сорго, клюквы. В онтогенезе способность отдельных тканей к синтезу этилена изменяется. Наличие эндогенных ауксинов индуцирует образование этилена. В молодых растениях этилен синтезируется в меристематических тканях, при старении максимальный синтез этилена отмечен в отмирающих листьях и созревающих плодах. Образование этилена в растении усиливается при стрессовых ситуациях и поранениях. Известно, что еще древнем Египте созревание фиг ускорялось надрезами, т. е. способность этилена регулировать созревание плодов давно использовалось человеком. Этилен способен перемещаться по межклетникам и выделяться в окружающую среду.

Физиологическое действие. На клеточном уровне этилен вызывает задержку митозов в меристемах побега и корня, что связано с ингибированием синтеза ДНК. Под действием этилена продольное направление роста клеток сменяется на поперечное, что приводит к утолщению стебля. Обработка этиленом индуцирует корнеобразование на стебле. У многих видов ускоряет прорастание пыльцы, семян, клубней и луковиц, устраняет апикальное доминирование, тормозит транспорт ауксинов, выступая как их антагонист.

Д.Н. Нелюбовым (1901) было выявлено тройственное действие этилена на проростки гороха (Рис. 7). Предполагают, что такой характер роста проростков имеет приспособительное значение и может возникать при образовании почвенной корки или иного препятствия на пути прорастающего семени. Изгиб проростка в этом случае позволяет обойти препятствие и выйти на поверхность почвы.

Рис. 7. Тройственое действие этилена на проростки гороха (Р.Н.Артека, 1995)

Этилен в большинстве случаев ингибирует цветение, однако может оказывать и стимулирующий эффект на этот процесс у отдельных культур: ананас, манго и др. В этом случае растения могут обрабатываться этиленом непосредственно или соединениями, выделяющими этилен (этрел). Этилен играет важную роль в регуляции осыпания цветков, листьев и плодов. Благодаря способности этилена индуцировать процесс созревания плодов его называют гормоном созревания. В настоящее время создан ряд трансгенных растений (томат, дыня, баклажан и др.), у которых нарушен синтез этилена, что обеспечивает длительное хранение плодов. С другой стороны, экзогенный этилен может использоваться для ускорения созревания плодов. К примеру, еще в Древнем Китае производилось окуривание груш в закрытом помещении для ускорения созревания.

Концентрация этилена возрастает при стрессах, что предполагает его защитную роль. Стрессовый этилен индуцирует синтез фитоалексинов (защитных веществ) и фермента хитиназы, разрушающего клеточные стенки патогенных грибов. Этилен также стимулирует синтез абсцизовой кислоты.

Этилен ускоряет процесс старения и отмирания растения и связанные с ним процессы деградации синтеза РНК, белков, хророфилла.