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Lexikon der Biologie: Ethylen

Ethylen s, Äthylen, Ethen, Äthen, Formel H2C = CH2, ein ungesättigter Kohlenwasserstoff, einfachster Vertreter der Alkene (Doppelbindung). Ethylen ist ein farbloses Gas und u.a. Ausgangsmaterial für wichtige Kunststoffe und Chemiefasern. Als mindertoxische, muskelrelaxierende Substanz wurde es früher als Inhalations-Narkotikum eingesetzt. Heute wird Ethylen wegen seines unangenehmen Geruchs und seiner Explosivität (im Gemisch mit O2oder Luft) nicht mehr verwendet. In der Biologie von Bedeutung ist Ethylen als eines der am längsten bekannten Phytohormone. Die klassische Ethylenantwort ist die sog. Tripelresponse von Keimpflanzen: Hemmung des Längenwachstums, Stengelverdickung und Abschalten des Gravitropismus. Diese Reaktionen waren Ende des 19. Jh. entlang von undichten Stadtgasleitungen beobachtet worden, und Neljubow konnte 1901 zeigen, daß Ethylen die verantwortliche Substanz war. Die Hemmung des Längenwachstums und die Verdickung der Stengel kommen dadurch zustande, daß Ethylen die corticalen Mikrotubuli zu einer Umorientierung von quer nach längs veranlaßt, was dann zu einer Anlage der Cellulosefasern (Cellulose) in Längsrichtung führt. Die Dehnbarkeit der Zellwand nimmt dadurch in Längsrichtung ab, in Querrichtung jedoch zu. Die Zellen dehnen sich dadurch in Querrichtung aus, und der Stengel verdickt sich. Biologischer Zweck dieser Reaktion ist vermutlich die Überwindung von mechanischem Hindernis. Das während des Wachstums fortwährend ausgeschiedene Ethylen kann nicht abdiffundieren und staut sich vor dem Hindernis auf. Die durch den Ethylenanstieg hervorgerufene Stengelverdickung ermöglicht es dem Keimling, das Hindernis wegzudrücken. Neben dieser Funktion für die Steuerung des Wachstums kontrolliert Ethylen auch das Altern von Blüten und Blättern (Blatt) und die Fruchtreife – auch dies war schon lange bekannt: Durch gemeinsames Lagern von Tomaten oder Erdbeeren in einer Schachtel läßt sich deren Reife beschleunigen. Die Ethylen-Synthese wird auch durch Ethylen selbst angeschaltet, was zu einer lawinenartigen Steigerung der Ethylenmenge führt. Dadurch wird sichergestellt, daß die verschiedenen Bereiche einer reifenden Frucht gleichzeitig reifen. Die dritte wichtige Funktion des Ethylens betrifft die Reaktion auf Verwundung oder Pathogenbefall (pflanzliche Abwehr). Durch seine schnelle Ausbreitung ist dieses Gas zum „Alarmsignal“ prädestiniert. Es wirkt dabei in komplexer Weise mit anderen Signalen wie Salicylsäure und Jasmonat zusammen. Andererseits nutzen auch bestimmte pflanzliche Parasiten Ethylen von verwundeten Wirtspflanzen als Signal zur eigenen Keimung. Die Biosynthese des Ethylens erfolgt aus Methionin und kann durch Auxin und Phytochrom (Phytochrom-System) stimuliert werden, wohingegen Ethylen auf die Auxinproduktion hemmend wirkt. Exogen wird Ethylen zur Beschleunigung der Fruchtreife, besonders bei Citrusfrüchten, Bananen und Äpfeln, angewandt, die in geschlossenen Räumen begast werden (Nachreife). Auch zur Beeinflussung des Blattfalls oder zur Anregung der Blütenbildung bei Zierpflanzen wird Ethylen eingesetzt. Um die schlechte Anwendbarkeit des Gases im Freien zu umgehen, werden meist lösliche Substanzen (Ethylenabspalter) verwendet. Sie werden leicht von den Pflanzen aufgenommen, und beim Abbau im Gewebe entwickelt sich Ethylen. Ethylen-Rezeptor: vgl. Infobox . Erlenmeyer (R.A.C.E.), Ethylen-Antagonisten, Ethylen-induzierte Gene, Ethylen-Synthese; ä chemische und präbiologische Evolution , Kohlenstoff.

E.R./P.N.

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