Ethylen (Cannabis)
Kurzdefinition
Ethylen (C2H4) ist das einzige gasförmige Phytohormon und steuert in Cannabis sativa die weibliche Geschlechtsexpression, Seneszenz, Wundabwehr und Ernte-assoziierte Qualitätsminderung über den ETR1/EIN2/EIN3-Signalweg; seine Inhibition durch STS ist die Grundlage der feminisierten Samenproduktion.
Wissenschaftliche Beschreibung
Eigenschaften: C2H4, Molmasse 28,05 g/mol; einziges gasförmiges Phytohormon — wirkt autokrin und parakrin über Gasphase; kann durch Belüftung verdünnt oder durch STS/1-MCP blockiert werden. ETR1-Rezeptor benötigt Cu⁺-Cofaktor (geliefert durch RAN1, Kupfer-ATPase).
Syntheseorte in Cannabis: - Reifende Samen (Fruchtreifungssignal) - Schnittwunden (mechanischer Stressburst) - Stressbeanspruchte Gewebe (Hitze, Pathogenbefall) - Schließzellen (mäßige, konstitutive Produktion)
Wichtigste Funktionen: 1. Weibliche Geschlechtsexpression — Ethylen fördert Karpell/Pistill-Bildung; Inhibition (STS) → Stamina (→ ethylen-geschlechtsexpression) 2. Seneszenz — aktiviert SAG12, Chlorophyllabbau-Enzyme (PAO, SGR) → Blattgelbfärbung, Terpenverlust 3. Wundreaktion — koordiniert mit JA bei Pathogenabwehr (ERF1/ORA59 → PDF1.2) 4. TRIPLE RESPONSE — klassischer Keimlings-Biomarker: Apikalhaken + Hypokotylverkürzung + Radialexpansion 5. GA-Crosstalk — EIN3/EIL1 interagieren mit DELLA-Proteinen; GA kann EIN3/EIL1 freisetzten; bioRxiv 2026 (DOI 10.64898/2026.05.11.724340) — molekulare Basis sexueller Plastizität
Signalweg (Derepressionsmodell): - Ohne Ethylen: ETR1 aktiv → CTR1 aktiv → EIN2 phosphoryliert (inaktiv) → EIN3/EIL1 durch EBF1/2 abgebaut → kein Signal - Mit Ethylen: ETR1 inaktiviert → CTR1 inaktiv → EIN2 dephosphoryliert/prozessiert → EIN2-C-Terminus ins Nukleus → EIN3/EIL1 stabilisiert → ERF-Gene aktiv
Biologische Auswirkungen
- Ernte-Ethylenburst: Jeder Schnitt bei der Ernte aktiviert ACS → Ethylenburst → Seneszenzkannade → Chlorophyllabbau, Terpenverlust, Cannabinoid-Degradation. Schnelle Verarbeitung und Belüftung minimieren Schäden
- Stress-induzierte Intersexualität: Umweltstress (Lichtstress, Hitze) senkt Ethylenproduktion → GA-Weg relativ dominanter → isolierte Stamina-Bildung ("Nanner") auf weiblichen Pflanzen
- Pathogenabwehr: Ethylen synergiert mit JA bei nekrotropher Abwehr (Botrytis): EIN3/EIL1-MYC2-Derepressions-Synergie für ERF1/ORA59-Aktivierung
Anbau-Relevanz
- STS (Silberthiosulfat): 3 mM Foliensprühung 7–14 Tage vor Blütebeginn → blockiert ETR1 (Ag⁺ ersetzt Cu⁺) → Stamina auf XX-Pflanzen → 100 % XX-Pollen → feminisierte Samen. STS systemisch mobil, weniger phytotoxisch als Silbernitrat
- 1-MCP (1-Methylcyclopropen): Post-Ernte ETR1-Antagonist → Seneszenzverzögerung → besserer Terpen- und Cannabinoiderhalt während Trocknung/Lagerung
- Lüftung während Trocknung: Ethylenakkumulation in geschlossenen Trocknungsräumen beschleunigt Qualitätsverlust; KMnO₄-Filter oder Durchlüftung ratsam
- Mythos: "Ethylenbehandlung steigert Harzertrag" — Ethylen fördert Seneszenz, nicht Cannabinoidbiosynthese; eine Ethylenexposition während der Blütephase beschleunigt vorzeitige Abreifung und Qualitätsverlust
Verwandte Begriffe
- acc-synthase — geschwindigkeitsbestimmender Biosyntheseenzy
- ethylen-signalweg — ETR1/CTR1/EIN2/EIN3-Kaskade
- ethylen-stressantwort — TRIPLE RESPONSE, Seneszenz, Pathogenabwehr
- ethylen-geschlechtsexpression — STS-Feminisierung, GA-ET-Crosstalk
- gibberellin-geschlechtsexpression — GA-ET-Gegenspielersystem
Quellen
- Binder BM (2020) J Exp Bot 71:5113–5118. PMID: 32319549. DOI: 10.1093/jxb/eraa175
- Audenaert D et al. (2024) Front Plant Sci 15:1384286. PMC11557428. DOI: 10.3389/fpls.2024.1384286
- Adame V et al. (2026) Ethylene-Gibberellin Crosstalk. bioRxiv. DOI: 10.64898/2026.05.11.724340