植物激素乙烯

【导读】 乙烯（Ethylene）是由两个碳原子和四个氢原子组成的化合物，两个碳原子之间以双键连接，乙烯存在于植物的某些组织、器官中，是由蛋氨酸在供氧充足的条件下转化而成的，乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，在国民经济中占有重要的地位。 荐稿 学科笔记 中国古代就发现将果实放在燃烧香烛的房子里可以促进采摘果实的成熟，19世纪德国人发现在泄露的煤气管道旁的树叶容易脱落，第一个发现植物材料能产生一种气体，并对邻近植物能产生影响的是卡曾斯，他发现橘子产生的气体能催熟与其混装在一起的香蕉，直到1934年甘恩才首先证明植物组织确实能产生乙烯。随着气相色谱技术的应用，使乙烯的生物化学和生理学研究方面取得了许多成果，并证明在高等植物的各个部位都能产生乙烯，1966年乙烯被正式确定为植物激素。 乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75%以上，在国民经济中占有重要的地位，世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。乙烯的生理作用是：三重反应、促进果实成熟、促进叶片衰老、诱导不定根和根毛发生、打破植物种子和芽的休眠、抑制许多植物开花（但能诱导、促进菠萝及其同属植物开花）、在雌雄异花同株植物中可以在花发育早期改变花的性别分化方向等。 2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，乙烯在3类致癌物清单中。随着中国经济的快速发展，中产阶级生活水平得到了很大的提升，中国对乙烯衍生物市场终端产品的需求在快速增长；印度的市场需求也在同步增长，但基数相对较小。2010年，东北亚地区将成为世界乙烯需求量最大的地区，占全球乙烯市场需求比例由2000年的21%增长到35%；预计2014年中国乙烯需求将占世界总需求的36%。 资料显示，虽然我国乙烯行业发展迅猛，在世界乙烯市场占有举足轻重的地位，但依然有些不可规避的风险存在。首先，市场竞争风险。中东乙烯企业主要以乙烷为原料生产乙烯，该地区的乙烷成本很低，即使加上运费，也比美国、西欧和世界其他地区包括中国的成本低得多，具有相当强的竞争力，廉价的中东乙烯下游产品聚乙烯、乙二醇等大量涌入亚太和中国市场，必将对我国市场相关产品构成严重的威胁。其次，环境保护风险。乙烯工业生产过程中存在一定程度的环境污染问题，但在当今的环保技术下，乙烯的生产会对大气、水体造成一定程度的污染，随着新建项目的陆续投产以及中国政府在未来出台更为严格的环保标准，�将对乙烯企业的环保工作提出更高的要求，企业存在因增加环保治理费用而使经营成本上升的风险。此外还有石油进口风险。乙烯装置的大量建设，也加大了对化工用油的需求，与中国面临着石油短缺制约一样，国内发展石化工业也面临着资源制约矛盾，来国内原油产量一直在2亿吨左右，远低于石油需求的增长速度，随着今后乙烯工业的发展，化工用油短缺的矛盾也将日益突出。 乙烯为一种植物激素，由于具有促进果实成熟的作用，并在成熟前大量合成，所以认为它是成熟激素，可抑制茎和根的增粗生长、幼叶的伸展、芽的生长、花芽的形成；另一方面可促进茎和根的扩展生长、不定根和根毛的形成、某些种子的发芽、偏上生长、芽弯曲部的形成器官的老化或脱离等，能促进凤梨的开花，促进水稻和水繁缕茎的生长，几乎所有作用的有效气中浓度的阈值为0.0—0.1微升/升，最大值为1—10微升/升。一部分菌类和大部分高等植物均可生成乙烯，而在成熟的果实里可大量的生成，若给营养组织以植物生长素或各种应力（接触、病伤害、药物处理等）则生成量可激增，在生物体内由甲硫氨酸生物合成，其第三、第四位碳转变为乙烯，但合成酶的性质不明。甲硫氨酸脱氨生成的α-酮-4-甲硫丁酸，或后者进一步脱羧生成的甲硫丙醛，在过氧化氢、亚硫酸盐、单酚的存在下由于过氧化物酶的作用而有效地生成乙烯，因此曾被认为是乙烯生物合成的中间体，但甲硫丙醛在生物体内存在尚未被证实。梅普森和沃德尔在体外用转氨酶、过氧化物酶和供给过氧化氢的葡萄糖氧化酶等三种酶的协同作用，显示出由甲硫氨酸合成乙烯的事实，但通过同位素标记化合物的实验，认为此反应系统在体内不起作用。乙烯也有从除甲硫氨酸以外的物质进行生物合成的情况。乙烯用量最大的是生产聚乙烯，约占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。 乙烯“三重反应”：①抑制茎的伸长生长；②促进茎和根的增粗；③促进茎的横向增长。用乙烯处理黄化幼苗茎可使茎加粗和叶柄偏上生长。由于乙烯可以促进RNA和蛋白质的合成，并可在高等植物体内使细胞膜的透性增加，加速呼吸作用，因而当果实中乙烯含量增加时，已合成的生长素又可被植物体内的酶或外界的光所分解，进