乙酰膽堿在植物中的作用機理除參與調節膜對離子的通透性外，可能還涉及對植物體內某些酶活性的調控。乙酰膽堿對兵豆（Lens culinaris）根生長的抑制作用與體內過氧化物同工酶的活性變化密切相關，它可以刺激某些同工酶的活性而抑制另外一些同工酶的活性。
乙酰膽堿本身對于植物體內苯丙氨酸氨基裂解酶的活性和類黃酮的合成沒有影響，但它卻可以抵消紅光對苯丙氨酸氨基裂解酶活性和類黃酮合成的刺激作用。
對內源生長調節物質的影響
乙酰膽堿可以影響植物體內吲哚乙酸和乙烯的代謝。在大豆下胚軸中，乙酰膽堿抑制吲哚乙酸刺激的乙烯合成并抵消它對大豆下胚軸彎鉤伸直的抑制作用，它也可以抵消乙烯刺激的蕨類植物原絲體的生長。乙酰膽堿的這種作用可能是通過影響內源吲哚乙酸和乙烯的水平而實現的。以離體大豆葉片的實驗證明乙酰膽堿可以抑制組織中乙烯的合成。
乙酰膽堿還可能與內源的赤霉素相互作用。它可以部分代替赤霉素誘導黃瓜下胚軸的伸長，還可以引起植物體內游離態的赤霉素含量增高，這種增高可以阿托品抵消。