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從煙霧到科學：19世紀如何發現乙烯的神奇效應？
乙烯，化學式為 CH2=CH2，是一種不飽和烴氣體，作為一種天然植物激素存在於自然界中。這是最簡單的烯類氣體，也是第一種被認知可作為激素作用的氣體。乙烯在植物生命的各個階段都能以微量作用，通過刺激或調節果實的成熟、花朵的開放、葉片的脫落，甚至在水生和半水生植物中，促進快速伸長以便逃避淹沒，這一逃避反應對於稻米耕作尤為重要。
「乙烯是一種強大的生長調節因子，可以影響許多植物的生理過程。」
商業化的果實成熟房間通常使用「催化發生器」將液態乙醇轉化為乙烯氣體。通常在成熟過程中，乙烯的濃度保持在每立方米500到2000 ppm之間持續24到48小時。對於在成熟房間中氣體處理時，必須小心控制二氧化碳的水平，因為高溫成熟（20°C; 68°F）會導致24小時內二氧化碳濃度達到10%。
歷史
乙烯在農業上的應用歷史悠久。古埃及人會在無花果上進行割傷，以促進成熟（創傷會刺激植物組織產生乙烯）。古中國則會在密閉的房間中燒香，以促進梨的成熟。在19世紀，城市居民注意到路燈的氣體泄漏導致植物生長受阻、花朵華麗凋零以及葉子過早脫落。1874年，科學家發現煙霧能使鳳梨田開花，煙霧中含有乙烯，隨後煙霧被乙烯生成劑如「乙烯醇」或「萘乙酸」取代。
「19世紀的觀察揭示了煙霧中乙烯對植物生長的重要影響。」
乙烯作為植物生理的一個因素的科學研究始於19世紀末。1896年，俄國植物學家迪米特里·內柳博夫對豌豆進行研究後發現，照明氣中的活性成分是乙烯，這種氣體能刺激豌豆的運動。他在1901年報告了這一發現。1917年，莎拉·道特還證明了來自照明氣的乙烯能刺激植物的脫落。佛羅里達的農民通常會通過點燃石油燈使作物在棚內成熟，最初以為這是因為熱引起的。在1924年，法蘭克·E·丹尼發現，是石油燈釋放的乙烯促進了成熟，並在《植物學雜誌》中寫道：
「乙烯在引發所需結果方面非常有效，乙烯的濃度甚至在每百萬份空氣中僅需一部分，即可使綠檸檬在約六到十天內變黃。」
同年，丹尼發布了詳細的實驗報告，並實驗性地證明了使用乙烯的優勢超過了石油的使用。1934年，英國生物學家理查德·甘發現成熟香蕉中的化學成分能導致綠香蕉的成熟，他證明乙烯能同樣引發這一生長效果。
乙烯合成途徑
乙烯由高等植物的幾乎所有部分合成，包括葉子、莖、根、花、果實、塊莖和種子。乙烯生產受各種發育和環境因素的調控。在植物的生命過程中，一些特定生長階段會促使乙烯的生產，如發芽、果實成熟、葉片脫落和花朵衰老。乙烯合成途徑被稱為楊循環，這是基於科學家常發楊所作的關鍵貢獻。乙烯的合成涉及從氨基酸蛋氨酸轉化為 S-腺苷-L-蛋氨酸，接著經由 ACC 合酶生成 1-氨基環丙烷-1-羧酸，最終在氧氣的參與下生成乙烯。
「乙烯的合成受到內源或外源乙烯的誘導。」
乙烯對植物的感知由一組轉膜蛋白二聚體進行調控，例如阿拉伯芥中的 ETR1 蛋白。這些感知因子的克隆已在多種植物中成功實現。乙烯能引發的一系列植物反應也被確認，包括花萼老化、果實成熟、根毛生長等。這些反應形態的發現，引領我們進一步了解環境與生物因素對植物生理的影響。
記住乙烯的影響
在農業中，乙烯不僅對植物的成熟和開花有積極影響，還有助於克服環境壓力及鹽害等挑戰。然而，當乙烯過度存在時，卻會嚴重影響果實的存儲壽命，促進花卉的衰老，加速其凋謝，導致經濟損失。
「如何有效利用乙烯進行植物生長與成熟，卻又不造成惡性後果，仍是科學家們面對的重要挑戰。」
儘管對乙烯的研究不斷深入，但其機制仍有待更全面的探討。未來的研究或許將揭開更多天然激素的奧秘，讓我們重新思考植物生長的科學發展究竟會帶來什麼樣的未來?
