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모그에서 과학까지: 19세기에 에틸렌의 기적적인 효과가 어떻게 발견되었는가
에틸렌은 화학식 CH2=CH2이며 자연에 천연 식물 호르몬으로 존재하는 불포화 탄화수소 가스입니다. 이것은 가장 간단한 올레핀 가스이며 호르몬으로 작용하는 것으로 알려진 최초의 가스입니다. 에틸렌은 과일의 숙성, 꽃의 개화, 잎의 떨어짐을 자극하거나 조절하고 심지어 수생 및 반수생 식물에서도 물에 잠기지 않도록 빠른 신장을 촉진하여 식물 생명의 모든 단계에서 미량으로 작용합니다. 반응. 특히 벼농사에 중요합니다.
"에틸렌은 많은 식물 생리학적 과정에 영향을 미치는 강력한 성장 조절제입니다."
상업용 과일 숙성실에서는 일반적으로 "촉매 발생기"를 사용하여 액상 에탄올을 에틸렌 가스로 전환합니다. 일반적으로 숙성 과정에서 에틸렌 농도는 24~48시간 동안 입방미터당 500~2000ppm 사이로 유지됩니다. 숙성실에서 가스를 처리할 때는 CO2 수준을 주의 깊게 제어해야 합니다. 숙성을 위한 고온(20°C; 68°F)으로 인해 24시간 이내에 CO2 농도가 10%에 달할 수 있기 때문입니다.
역사
에틸렌은 농업에서 오랫동안 사용되어 왔습니다. 고대 이집트인들은 무화과를 익히기 위해 무화과에 상처를 냈습니다(상처가 식물 조직에서 에틸렌 생성을 자극합니다). 고대 중국에서는 배의 익음을 촉진하기 위해 밀폐된 방에서 향을 피웠습니다. 19세기에 도시인들은 가로등에서 누출된 가스로 인해 식물 성장이 둔화되고, 꽃이 시들고, 잎이 일찍 떨어진다는 사실을 발견했습니다. 1874년 과학자들은 연기가 파인애플 밭을 꽃피울 수 있다는 것을 발견했습니다. 연기에는 에틸렌이 포함되어 있었고 나중에 연기는 "비닐 알코올"이나 "나프탈렌아세트산"과 같은 에틸렌 생성기로 대체되었습니다.
"19세기의 관찰을 통해 연기 속 에틸렌이 식물 성장에 미치는 중요한 영향이 밝혀졌습니다."
식물 생리학의 한 요소로서 에틸렌에 대한 과학적 연구는 19세기 후반에 시작되었습니다. 1896년, 러시아 식물학자 디미트리 넬류보프는 완두콩을 연구하면서 발광 가스의 활성 성분이 에틸렌이라는 사실을 발견했는데, 이 성분이 완두콩의 움직임을 자극할 수 있다. 그는 1901년에 이 발견을 보고했습니다. 1917년에 사라 도트는 조명 가스에서 나오는 에틸렌이 식물의 분리를 자극할 수 있다는 것을 증명했습니다. 온실에서 석유 램프를 켜서 작물을 익히는 플로리다 농부들은 처음에는 이것이 더위 때문이라고 생각했습니다. 1924년, 프랭크 E. 데니는 석유 램프에서 방출되는 에틸렌이 숙성을 촉진한다는 것을 발견하고 식물학 저널에 다음과 같이 썼습니다.
"에틸렌은 원하는 효과를 유도하는 데 매우 효과적이어서 공기 중에 100만 분의 1의 농도만 있어도 푸른 레몬이 약 6~10일 만에 노랗게 변할 수 있습니다."
같은 해에 데니는 자세한 실험 보고서를 발표하고 석유보다 에틸렌을 사용하는 것이 유리하다는 것을 실험적으로 증명했습니다. 1934년, 영국의 생물학자 리처드 갱은 익은 바나나에 들어 있는 화학 물질이 푸른 바나나를 익히게 할 수 있다는 것을 발견했고, 에틸렌도 이러한 성장 효과를 촉발할 수 있음을 입증했습니다.
에틸렌 합성 경로
에틸렌은 잎, 줄기, 뿌리, 꽃, 과일, 괴경, 씨앗을 포함한 고등 식물의 거의 모든 부분에서 합성됩니다. 에틸렌 생산은 다양한 발달적, 환경적 요인에 의해 조절됩니다. 식물의 수명 동안 발아, 과일 숙성, 잎 떨어짐, 꽃 노화 등 특정 성장 단계에서 에틸렌이 생성됩니다. 에틸렌 합성 경로는 양(Yang) 회로라고 불리며, 이는 과학자 창파 양(Chang Fa Yang)의 주요 공헌을 기반으로 합니다. 에틸렌 합성은 아미노산 메티오닌을 S-아데노실-L-메티오닌으로 전환하는 과정으로, 그 다음에는 ACC 합성효소를 통해 1-아미노사이클로프로판-1-카르복실산을 생성하는 과정이 포함되는데, 최종적으로 산소가 존재하는 상태에서 에틸렌을 생성합니다.
"에틸렌 합성은 내인성 또는 외인성 에틸렌에 의해 유도됩니다."
식물의 에틸렌 감지는 아라비도프시스 탈리아나의 ETR1 단백질과 같은 막관통 단백질 이량체 그룹에 의해 조절됩니다. 이러한 감각적 요소의 복제는 많은 식물에서 성공적으로 이루어졌습니다. 꽃받침 노화, 과일 숙성, 뿌리털 성장 등 에틸렌에 의해 유발되는 일련의 식물 반응도 확인되었습니다. 이러한 반응 패턴을 발견함으로써 우리는 환경적, 생물학적 요인이 식물 생리학에 미치는 영향을 더욱 깊이 이해할 수 있게 되었습니다.
에틸렌의 효과를 기억하세요
농업에서 에틸렌은 식물의 성숙과 개화에 긍정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 환경 스트레스와 염분 피해와 같은 문제를 극복하는 데도 도움이 됩니다. 그러나 에틸렌이 과도하게 존재하면 과일의 저장 수명에 심각한 영향을 미치고, 꽃의 노화를 촉진하고, 시들음을 가속화하며, 경제적 손실을 초래할 수 있습니다.
"부작용을 일으키지 않고 식물 성장과 성숙을 위해 에틸렌을 효과적으로 활용하는 방법은 과학자들이 직면한 중요한 과제로 남아 있습니다."
에틸렌에 대한 연구는 계속해서 심화되고 있지만, 그 메커니즘은 아직 더 포괄적으로 탐구될 필요가 있습니다. 앞으로의 연구를 통해 자연 호르몬에 대한 더 많은 신비가 밝혀지고, 이를 통해 식물 성장에 대한 과학적 발전이 어떤 미래를 가져올지 다시 생각해 볼 수 있을까요?
