Language
Country/Area
No result found
т смога к науке: как в XIX веке был открыт чудесный эффект этилена
Этилен с химической формулой CH2=CH2 — это ненасыщенный углеводородный газ, который существует в природе как естественный гормон растений. Это простейший олефиновый газ и первый газ, действующий как гормон. Этилен действует в следовых количествах на всех стадиях жизни растений, стимулируя или регулируя созревание плодов, раскрытие цветов, сбрасывание листьев и даже у водных и околоводных растений, способствуя быстрому удлинению для избежания погружения, побега ответ. Это особенно важно для рисоводства.
«Этилен — мощный регулятор роста, влияющий на многие физиологические процессы растений».
В коммерческих камерах для дозревания фруктов обычно используется «каталитический генератор» для преобразования жидкого этанола в газообразный этилен. Обычно в процессе созревания концентрация этилена остается в пределах от 500 до 2000 ppm на кубический метр в течение 24–48 часов. При газации в камерах дозревания необходимо тщательно контролировать уровень CO2, поскольку высокие температуры для дозревания (20°C; 68°F) могут привести к концентрации CO2 в 10% в течение 24 часов.
История
Этилен имеет долгую историю использования в сельском хозяйстве. Древние египтяне повреждали инжир, чтобы ускорить его созревание (ранение стимулирует выработку этилена в тканях растения). В Древнем Китае благовония сжигали в закрытой комнате, чтобы ускорить созревание груш. В XIX веке жители городов заметили, что утечки газа из уличных фонарей приводят к задержке роста растений, увяданию цветов и преждевременному опаданию листьев. В 1874 году ученые обнаружили, что дым может заставить ананасовые поля цвести. Дым содержал этилен, а позже дым был заменен генераторами этилена, такими как «виниловый спирт» или «нафталинуксусная кислота».
«Наблюдения в 19 веке выявили важное влияние этилена в дыме на рост растений».
Научные исследования этилена как фактора физиологии растений начались в конце 19 века. В 1896 году русский ботаник Дмитрий Нелюбов изучал горох и обнаружил, что действующим веществом светильного газа является этилен, который может стимулировать движение гороха. Он сообщил об этом открытии в 1901 году. В 1917 году Сара Доут также продемонстрировала, что этилен из осветительного газа может стимулировать опадение листьев у растений. Фермеры Флориды, которые обычно выращивают урожай в теплицах, зажигая масляные лампы, поначалу думали, что это из-за жары. В 1924 году Фрэнк Э. Денни обнаружил, что именно этилен, выделяемый керосиновыми лампами, способствует созреванию, и написал в «Ботаническом журнале»:
«Этилен настолько эффективен в достижении желаемого эффекта, что даже концентрация всего лишь одной части на миллион в воздухе может привести к тому, что зеленый лимон станет желтым примерно за шесть-десять дней».
В том же году Денни опубликовал подробный экспериментальный отчет и экспериментально доказал преимущества использования этилена по сравнению с использованием нефти. В 1934 году британский биолог Ричард Ганг обнаружил, что химические вещества в спелых бананах могут вызывать созревание зеленых бананов, и он продемонстрировал, что этилен также может вызывать этот эффект роста.
Путь синтеза этилена
Этилен синтезируется почти всеми частями высших растений, включая листья, стебли, корни, цветы, плоды, клубни и семена. Производство этилена регулируется различными факторами развития и окружающей среды. В течение жизни растения определенные стадии роста вызывают выработку этилена, такие как прорастание, созревание плодов, сбрасывание листьев и увядание цветков. Путь синтеза этилена называется циклом Янга, который основан на ключевых открытиях ученого Чан Фа Яна. Синтез этилена включает превращение аминокислоты метионина в S-аденозил-L-метионин с последующим образованием 1-аминоциклопропан-1-карбоновой кислоты с помощью АЦК-синтазы, которая в конечном итоге производит этилен в присутствии кислорода.
«Синтез этилена индуцируется эндогенным или экзогенным этиленом».
Восприятие этилена у растений регулируется группой трансмембранных белковых димеров, таких как белок ETR1 у Arabidopsis thaliana. Клонирование этих сенсорных факторов было успешно осуществлено во многих растениях. Также был выявлен ряд реакций растений, вызванных этиленом, включая старение чашечек, созревание плодов и рост корневых волосков. Открытие этих моделей реакций позволяет нам глубже понять влияние экологических и биологических факторов на физиологию растений.
Помните о воздействии этилена
В сельском хозяйстве этилен не только оказывает положительное влияние на созревание и цветение растений, но и помогает преодолевать такие проблемы, как экологический стресс и повреждение солью. Однако избыток этилена может серьезно повлиять на срок хранения плодов, способствовать старению цветов, ускорить их увядание и привести к экономическим потерям.
«Как эффективно использовать этилен для роста и созревания растений, не вызывая неблагоприятных последствий, остается важной задачей, стоящей перед учеными».
Хотя исследования этилена продолжают углубляться, механизм его действия все еще требует более всестороннего изучения. Будущие исследования могут раскрыть больше тайн природных гормонов, что позволит нам переосмыслить, какое будущее принесет научное развитие роста растений?
