Ethylen-Signalweg und Geschlechtsexpression (ETR→EIN3)
Kurzdefinition
Ethylen fördert weibliche Blütenentwicklung in Cannabis. Weibliche (XX) Pflanzen haben höhere Ethylen-Produktion (ACS/ACO) UND höhere Ethylen-Empfindlichkeit (Monthony 2026). Signalkette: Ethylen → ETR1/2/EIN4 → CTR1 ↓ → EIN2 → EIN3/EIL1 → weibliche Blütengene. DELLA-Proteine = GA-Ethylen-Crosstalk-Integratoren (Roy 2026).
Wissenschaftliche Beschreibung
Ethylen-Signalkette: Molekular im Detail
In Abwesenheit von Ethylen (wie bei XY-Pflanzen oder STS-Behandlung):
ETR1/ETR2/EIN4 (aktiv = keine Ethylen-Bindung)
↓ CTR1 = aktiv (Kinase phosphoryliert EIN2)
↓ EIN2 phosphoryliert = INAKTIV
↓ EIN3/EIL1 = UNSTABIL → proteasomal degradiert
→ Feminisierungsgene = NICHT aktiviert
→ Default = männliche Blütenentwicklung
Mit Ethylen (wie bei normalen XX-Pflanzen):
Ethylen + ETR1 (Cu²⁺-Cofaktor) → Rezeptor INAKTIVIERT
↓ CTR1 = inaktiv
↓ EIN2 dephosphoryliert → C-Terminus ins Nukleus
↓ EIN3/EIL1 = STABIL → Ethylen-responsive Gene aktiviert
→ Weibliche Blütengene hochreguliert
→ Weibliche Blütenentwicklung
Ag⁺ (STS/CS) Eingriffspunkt: ETR1/2/EIN4 → Cu²⁺ durch Ag⁺ ersetzt → Rezeptor kann Ethylen nicht binden → bleibt konstitutiv aktiv → CTR1 aktiv → weibliche Kaskade unterdrückt.
Sex-Spezifische Ethylen-Antwort (Monthony 2026)
PMC12873460 — "Sex-specific Ethylene Responses Drive Floral Sexual Plasticity in Cannabis sativa":
Duale Differenz zwischen XX und XY:
| Parameter | XX (weiblich) | XY (männlich) |
|---|---|---|
| ACS/ACO-Expression (Ethylen-Biosynthese) | Hoch | Niedrig |
| Ethylen-Produktion | Hoch | Niedrig |
| Ethylen-Empfindlichkeit | Hoch | Niedrig |
| ETR/EIN-Genexpression (Ethylen-Signaling) | Stärker | Schwächer |
Konsequenz: Für STS-Behandlung → höhere Dosen nötig um XX-Pflanzen zu "masculinisieren" als für XY-Pflanzen (die sowieso weniger Ethylen-Signaling haben). Protokollanpassung je nach genetischem Geschlecht der Zielpflanze.
Vollständiger Ethylen-Gen-Katalog (Monthony 2023)
Cannabis besitzt alle 5 klassischen Ethylen-Rezeptor-Gene: - ETR1, ETR2, EIN4 (Ethylen-bindend, Cu²⁺-Cofaktor) - ERS1, ERS2 (Ethylen-sensing, ohne Histidine-Kinase-Domäne)
Alle 5 in Cannabis identifiziert und charakterisiert (Monthony 2023 bioRxiv) → Ag⁺ blockiert potenziell alle 5 → vollständige Ethylen-Signalunterdrückung.
DELLA-Proteine: GA-Ethylen-Crosstalk
Roy et al. 2026 — DELLA = zentrale Integratoren beider Signalwege: - DELLA verbindet GA-Signalweg mit Ethylen-Signalweg - GA → DELLA-Abbau → attenuiert EIN3/EIL1-Stabilität (indirekt) - Erklärt warum GA3 und STS beide Masculinisierung erzeugen, aber durch unterschiedliche Wege - DELLA = molekulare Schnittstelle → möglicher Angriffspunkt für Kombinationstherapie
Anbau-Relevanz
- Ethylen-Produktion steuern: Ethylen kann auch durch externe Quellen (Reifefrüchte in der Nähe) die Geschlechtsentwicklung beeinflussen → Produktionsräume sauber halten.
- STS-Timing und Ethylen-Wellen: In früher Blüte → ACS/ACO-Expression steigt → Ethylen-Peak → dieser muss durch Ag⁺ blockiert werden → Applikation VOR oder mit dem Ethylen-Peak ist effektiver.
- Hermaphroditismus-Prävention: Unkontrollierte Ethylen-Freisetzung (z.B. durch Verletzungen, Stresssituationen) → kann in gemischten Anlagen die Blütenentwicklung von Nachbarpflanzen beeinflussen.
Verwandte Begriffe
- sts-feminisierung — Ag⁺ als ETR-Blocker
- ga3-geschlechtsumkehr — GA als alternativer Masculinisierungsweg
- feminisierte-samen-genetik — XX-Pollen und genetische Grundlage
Quellen
- PMC12873460: Monthony et al. 2026 — Sex-Specific Ethylene Responses Drive Floral Sexual Plasticity in Cannabis sativa (XX vs. XY Empfindlichkeit)
- Monthony et al. 2023 bioRxiv: Exploring Ethylene-Related Genes in Cannabis sativa (ETR1–ERS2 Katalog)
- Garcia-de Heer et al. 2026 (Plants 15(9):1291): Harnessing Sex Reversion via Chemical Intervention in Cannabis sativa
Quellen
- https://doi.org/10.3390/plants10091990
- Caplan D et al. (2021): Cannabis propagation and vegetative growth. Plants 10(9):1990. doi:10.3390/plants10091990