乙烯,化學(xué)式為C2H4,分子量為28.054,是由兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子組成的有機(jī)化合物,兩個(gè)碳原子之間以碳碳雙鍵連接。常溫常壓下的乙烯是一種具有甜味的無(wú)色氣體。不溶于水,密度比空氣小,易燃。 [3]
乙烯是石油化工最基本原料之一,是合成纖維、合成橡膠、合成塑料聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、合成乙醇(酒精)等的基本化工原料,還可用于二氯乙烷、乙二醇、烷基鋁、氯乙烯、醋酸乙烯酯等化工產(chǎn)品的生產(chǎn),也可用作水果和蔬菜的催熟劑,是一種已證實(shí)的植物激素。 [4-5]
工業(yè)領(lǐng)域
乙烯是石油化工最基本原料之一,廣泛用于聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等塑料的制造。其中HDPE具有耐熱、強(qiáng)度高等特點(diǎn),并且對(duì)酸、堿、油、油脂、溶劑和洗滌劑等化學(xué)品具有很強(qiáng)的耐受性,因此它被廣泛用于食品、藥品、化妝品、油漆、粘合劑等的包裝,還用于建筑材料、汽車零件、玩具甚至服裝的生產(chǎn)。 [16]
此外,乙烯也可用于氧乙烯焊接和切割金屬 [17]。還可用于二氯乙烷、乙二醇、烷基鋁、氯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烷、氯丙烷、乙醛、乙醇、苯乙烯、丁苯橡膠、聚酯樹(shù)脂、三氯乙烯等化工產(chǎn)品的生產(chǎn) [18]。
農(nóng)業(yè)與生態(tài)領(lǐng)域
乙烯是一種氣態(tài)植物激素,可調(diào)節(jié)各種植物發(fā)育過(guò)程(從種子萌發(fā)到衰老),也參與著植物生長(zhǎng)和應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)控 [7-8]。
最早報(bào)道的植物對(duì)乙烯的反應(yīng)是“三重反應(yīng)”(triple response of ethylene) [8],該反應(yīng)的作用有:①抑制莖的伸長(zhǎng)生長(zhǎng);②促進(jìn)莖和根的增粗;③促進(jìn)莖的橫向增長(zhǎng)。用乙烯處理黃化幼苗莖可使莖加粗和葉柄偏上生長(zhǎng)。
乙烯可促進(jìn)植物的果實(shí)、細(xì)胞擴(kuò)大,籽粒成熟。由于乙烯可以促進(jìn)RNA和蛋白質(zhì)的合成,并可在高等植物體內(nèi)使細(xì)胞膜的透性增加,加速呼吸作用,因而當(dāng)果實(shí)中乙烯含量增加時(shí),已合成的生長(zhǎng)素又可被植物體內(nèi)的酶或外界的光所分解,進(jìn)一步促進(jìn)其中有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,加速成熟。但由于乙烯是氣體,難以使用,所以農(nóng)業(yè)上常用的是能夠釋放出乙烯或促進(jìn)植物產(chǎn)生乙烯的物質(zhì),比如乙烯利、乙烯硅、乙二肟、甲氯硝吡唑、脫葉膦、環(huán)己酰亞胺(放線菌酮),這些統(tǒng)稱為乙烯釋放劑。國(guó)內(nèi)外最為常用的僅是乙烯利,用于果實(shí)催熟、棉花采收前脫葉和促進(jìn)棉鈴開(kāi)裂吐絮、刺激橡膠乳汁分泌、水稻矮化、增加瓜類雌花及促進(jìn)菠蘿開(kāi)花等。
乙烯也有促進(jìn)植物器官(葉、花、果等)衰老或脫落的作用。還可誘導(dǎo)花芽分化,促進(jìn)某些植物(如瓜類)的開(kāi)花與雌花分化,促進(jìn)橡膠樹(shù)、漆樹(shù)等排出乳汁,促進(jìn)根的生長(zhǎng)和分化、插枝不定根的形成,打破種子和芽的休眠,誘導(dǎo)次生物質(zhì)的分泌等。
此外,乙烯在植物的應(yīng)激反應(yīng)調(diào)控中也有重要作用 [8],被植物用來(lái)減輕環(huán)境壓力等非生物脅迫對(duì)自身發(fā)育和生長(zhǎng)的負(fù)面影響 [19]。植物有時(shí)會(huì)生長(zhǎng)在不利的環(huán)境條件中,并暴露在各種壓力下,例如熱、冷、重金屬、鹽、輻射、光照不良、營(yíng)養(yǎng)缺乏、干旱或洪水等。為了適應(yīng)不利環(huán)境,植物進(jìn)化出了一些激素調(diào)控手段,使得植物面臨一定的非生物脅迫時(shí)能夠觸發(fā)防御機(jī)制。而乙烯就是相關(guān)調(diào)控手段所使用的激素之一,它可通過(guò)與其他激素合作,如茉莉酸(JA)、脫落酸(ABA)、油菜素類固醇(BR)、生長(zhǎng)素、赤霉酸(GA)、水楊酸(SA)和細(xì)胞分裂素(CK)等,在適當(dāng)?shù)那闆r下觸發(fā)防御和生存機(jī)制,協(xié)調(diào)植物的生長(zhǎng)發(fā)育,以應(yīng)對(duì)非生物脅迫。 [19]乙烯類植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中還有一類是乙烯合成抑制劑,它是通過(guò)抑制乙烯的合成來(lái)調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)。
現(xiàn)代育種工作和生物技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)是最大限度地減少植物的防御反應(yīng)(這可以加速生長(zhǎng)),并在不引起產(chǎn)量損失的情況下利用這些自然應(yīng)激反應(yīng)機(jī)制,這將是在不斷變化的氣候下保障糧食供應(yīng)穩(wěn)定的關(guān)鍵 [19]。所以乙烯的相關(guān)生物作用可為未來(lái)的作物改良打開(kāi)新的窗口 [19]。
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