O ρόλος του αιθυλενίου Το αιθυλένιο παίζει θετικό ή αρνητικό ρόλο στη μετασυλλεκτική ζωή των οπωροκηπευτικών προϊόντων. Θετικό ρόλο ως προς την ομοιόμορφη ωρίμανση και αρνητικό ρόλο ως προς την επιτάχυνση της γήρανσης. Ιδιότητες του αιθυλενίου. Βιοσύνθεση του αιθυλενίου. Τρόπος δράσης του αιθυλενίου. Μετασυλλεκτική χρήση του αιθυλενίου. Ανεπιθύμητες δράσεις. Τρόποι αντιμετώπισης ανεπιθύμητων επιδράσεων του αιθυλενίου.

Tο αιθυλένιο στη μετασυλλεκτική φυσιολογία Φυσικές ιδιότητες Το αιθυλένιο είναι αέριο, άχρωμο, άοσμο και ελαφρύτερο από τον αέρα. Είναι εύφλεκτο και σε συγκέντρωση>3% εκρύγνειται. Χημικές ιδιότητες Υδρογονάνθρακας, με έναν διπλό δεσμό και ΜΒ: 32 Φυτική ορμόνη ωρίμανσης, γηρασμού και αποκοπής. Τρόπος δράσης του αιθυλενίου Δρα κατευθείαν στο DNA του φυτικού κυττάρου, ενεργοποιεί πολλά γονίδια και σχηματίζονται πολλά ένζυμα. Προσκολλάται σε ειδικούς υποδοχείς στις μεμβράνες, αυξάνει την αναπνοή των κυττάρων, τη διαπερατότητα των μεμβρανών, προάγει την αποκοπή των φύλλων και καρπών, τη διάσπαση της χλωροφύλλης, το γηρασμό, την αναπτυξή ερυθρού χρώματος σε καρπούς. Kαθυστερεί την άνθηση στη ροδακινιά και ευνοεί το σχηματισμό θηλυκών ανθέων, επηρεάζει τον τροπισμό των ριζών, τη ριζοβολία των μοσχευμάτων, επισπεύδει την απομάκρυνση της ταννίνης από τον λωτό και τα κράνα.

Ιδιότητες του αιθυλενίου – Μέτρηση του αιθυλενίου Η μοναδική φυτορμόνη που βρίσκεται σε αέρια μορφή. Επηρεάζει πολλά στάδια αύξησης και ανάπτυξης των φυτών. Προάγει τη φύτρωση σπόρων που βρίσκονται σε λήθαργο. Προκαλεί την αποκοπή των φύλλων στα φυτά που υποφέρουν από ξηρασία. Επιταχύνει την ωρίμανση και γήρανση των φυτικών ιστών οδηγώντας σε περιορισμένη μετασυλλεκτική διάρκεια ζωής στο ράφι. Προάγει την ομοιόμορφη και ταχεία ωρίμανση των καρπών. Χαρακτηριστική είναι η πολύ μικρή συγκέντρωση που απαιτείται για να δράσει π.χ. 1ppm για την ωρίμανση των φρούτων και 10 ppb για το άνοιγμα των τριανταφύλλων. Η μέτρηση γίνεται με αέριο χρωματογράφο ή με ανιχνευτή φλόγας ιονισμού.

Bιοσύνθεση του αιθυλενίου Σχηματίζεται από το αμινοξύ L-μεθειονίνη. Επίσης σχηματίζεται από το αμινοξύ αργινίνη δια μέσου της πολυαμίνης ‘πουτρεσκίνη’. Αργινίνη-> ορνιθίνη-> πουτρεσκίνη -> μεθειονίνη -> αιθυλένιο Σε μεταλλαγμένα φυτά τομάτας με υπερέκφραση του γονιδίου της ACC-απαμινάση (αντί για σχηματισμό αιθυλενίου σχηματίζεται α-κετοβουτυρικό), αναστάλθηκε ο σχηματισμός κατά 90-97 %. Οι καρποί των μεταλλαγμένων φυτών παρουσίασαν καθυστερημένη ωρίμανση και παρέμειναν σκληροί για 6 εβδομάδες. Συμπερασματικά: Η ορμόνη δρα ως ρυθμίστης του ρυθμού ωρίμανσης παρά ως καταλύτης και το αιθυλενίο είναι κλειδί – ρυθμιστής της ωρίμανσης και του γηρασμού και όχι το προϊόν της ωρίμανσης. Το αιθυλένιο εκτός από το γηρασμό των ιστών, επάγει και άλλα φαινόμενα όπως καρούλιασμα των φύλλων και των πετάλων. Όταν το αιθυλένιο είναι ανεπιθύμητο τότε χρησιμοποιούνται αναστολείς σχηματισμού ή δράσης του αιθυλενίου στα προϊόντα που θα αποθηκευτούν είτε αφαιρείται από τις αποθήκες ή τα ψυγεία.

Βιοσύνθεση του αιθυλενίου Μεθειονίνη-> S-αδενόσυλ-μεθειονίνη (SAM) ACC συνθάση 1 αμινο-κυκλοπροπάνιο-1-καρβοξυλικό οξύ (ACC)   ΑCC οξειδάση Αιθυλένιο

Τρόπος δράσης του αιθυλενίου Το αιθυλένιο έρχεται σε επαφή με έναν υποδοχέα (receptor) για το σχηματισμό ενός ενεργού συμπλόκου και την εκκίνηση μιας σειράς αντιδράσεων που είναι απαραίτητες για την ωρίμανση των καρπών. Προϋποθέτει την ύπαρξη ενός ειδικού στοιχείου μετάλλου, πιθανότατα του χαλκού (Cu+2). To τελευταίο στάδιο σύνθεσης του αιθυλενίου απαιτεί οξυγόνο. Το αιθυλένιο προσδένεται σε μια πρωτεϊνη, προάγοντας την απελευθέρωση μηνυμάτων τα οποία οδηγούν το DNA να σχηματίσει ειδικά μόρια mRNA, τα οποία προάγουν τη δράση του αιθυλενίου. Τα παραπάνω mRNA μεταφράζονται σε πρωτεϊνες, που είναι τα ένζυμα , που είναι υπεύθυνα για τη δράση του αιθυλενίου. Το υπέυθυνο γονίδιο για τη δράση του αιθυλενίου είναι το ETR-1, το οποίο κωδικοποιεί τον υποδοχέα πάνω στον οποίο προσδένεται το αιθυλενίο.

Χρήσεις του αιθυλενίου Προάγουν τη δημιουργία στοιβάδας αποχωρισμού μεταξύ του καρπού και του δένδρου. Εφαρμόζεται σε είδη που συγκομίζονται με μηχανικό τρόπο (καρυδιές, φουντουκιές, βυσσινιές). Σε πολλούς φυτικούς ιστούς, οδηγεί στην ταχεία απώλεια της χλωροφύλλης. Αυτό είναι επιθυμητό: Στον καπνό για την ξήρανση των φύλλων Στα εσπεριδοειδή και τη μπανάνα, όπου το αιθυλένιο επιταχύνει τον αποπρασινισμό της επιδερμίδας των καρπών.

Παρεμπόδιση αιθυλενίου Αναστολείς σχηματισμού αιθυλενίου AVG (amino ethoxy vinyl-glycine). ΑΟΑ (aminoxy acetic acid). Θειοθειϊκός άργυρος, Νιτρικός άργυρος. Χρησιμοποιείται κυρίως στη συντήρηση των δρεπτών ανθέων. Ανταγωνιστές δράσης αιθυλενίου CO2, 1-MCP (1- μέθυλο-κυκλο προπάνιο), DCPA (διαζοκυκλοπενταδιένιο). Οι ενώσεις αυτές προσκολλώνται στους ίδιους τους υποδοχείς με εκείνους του αιθυλενίου και έτσι περιορίζεται η δράση του.

Αρνητικές επιδράσεις Επιτάχυνση γηρασμού Ορισμένα δρεπτά άνθη ιδιαίτερα τα γαρύφαλλα υφίστανται ταχύ γηρασμό των ανθέων όταν εκτίθενται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις αιθυλενίου ενώ στα τριαντάφυλλα μειώνεται η παραγωγή τους. Κιτρίνισμα φυλλωδών λαχανικών (σπανάκια) Κιτρινισμά αρωματικών λαχανικών (μαϊντανός) Κιτρίνισμα πράσινων λαχανικών (μπρόκολα). Έκθεση ανώριμων καρπών αγγουριάς οδηγεί σε κιτρίνισμα της επιδερμίδας τους. Σε κλιμακτηριακούς καρπούς, όπως το ακτινίδιο, μειώνεται η συνεκτίκοτητα της σάρκας τους, όταν στους θαλάμους ψυχρής συντήρησης εκτεθούν σε συγκέντρωση μεγαλύτερη από 20 ppb.

Επιπτώσεις από τη δράση του αιθυλενίου Προβλάστηση κονδύλων πατάτας Επιθυμητή για το φύτρωμά τους. Ανεπιθύμητη όταν προορίζονται για μακρά διατήρηση, οπου προκαλεί απώλεια βάρους και συρρίκνωση των κονδύλων. Εμφάνιση καστανοκόκκινων κηλίδων από την έκθεση μαρουλιών σε αιθυλένιο. Αυτή η φυσιολογική ανωμαλία ονομάζεται μαύρη κηλίδωση (russet spotting). Στα μήλα εμφανίζεται η πικρή στιγμάτωση (bitter pit) όταν στους ψυχρούς θαλάμους συντήρησης υπάρχει αιθυλένιο Στην εμπορία τουλίπας προκαλεί αποτυχία στην ανάπτυξη των ανθέων (blasting). Γενικά προκαλεί αποκοπή φύλλων, ανθέων και καρπών. Σκλήρυνση σπαραγγιών – απόθεση λιγνίνης στο ξύλωμα των βλαστών μειώνοντας το μέρος το βλαστού που είναι φαγώσιμο.

Τρόπος αντιμετώπισης ανεπιθύμητων επιδράσεων του αιθυλενίου Το αιθυλένιο στους θαλάμους μπορεί να προέρχεται από καύση πετρελαίου, βενζίνης ή άλλων οργανικών ουσιών, από την αποσύνθεση φυτικών υλών, ή από λάμπες φθορισμού. Η απόμακρυνση του αιθυλενίου από την ατμόσφαιρα είναι μπορεί να γίνει με τους εξης τρόπους: Εξαερισμός Χημική απομάκρυνση αιθυλενίου Υπερμαγγανικό κάλιο (μπορεί να οξειδώνει το αιθυλένιο σε CO2 και Η2Ο). Υπεριώδεις λάμπες (Παράγουν όζον, το οποίο είναι τοξικό για τους καρπούς αλλά απομακρύνεται εύκολα). Καταλυτική οξείδωση αιθυλενίου (συσκευή Swingtherm). Ελεγχόμενη ατμόσφαιρα (Χαμηλή περ. σε Ο και υψηλή περ. σε CO2) Χρήση της ουσίας 1- ΜCP (1-μέθυλο κυκλο προπένιο)(10 φορές υψηλότερη συγγένεια για τον υποδοχέα σε σχέση με το αιθυλένιο). Εφαρμόζεται στα μήλα αλλά στα πυρηνόκαρπα δεν δίνει θετικά αποτελέσματα.