水培花卉通气组织诱导是植物细胞典型的PCD过程

    水培花卉生产过程中通过水中溶氧的胁迫,促进根系形成通气组织以适应缺氧的水环境,在通气组织形成过程中,就是部份细胞自溶的过程,该过程受基因调控,受信号诱导,是自主的过程,与细胞死亡不同,这个过程叫细胞的程序化死亡,也叫细胞的PCD特性。细胞PCD是所有动植物包括单多细胞微型生物所具的一种适应环境所进化的本能。从最早动植物起源共同祖先粘菌开始,就具这种特性,粘菌是具有较高协同与协调性的菌,它聚集于一起时可以成为大型真菌,遇到环境胁迫如营养底物不足时,则会产生信号素让聚集的菌趋散而又成为粘菌,所以说生物因具聚集协同性而发生进化。在协同过程中如遇到极端环境,单细胞生物也会以自杀式的以牺牲为代价来保全种群及整体的延续生存,其群体间会产生信号素来起到协同作用。多细胞生物是由单细胞生物的聚集及分化分功协作而进化为器官分化功能多样的的复杂生物。所以高等的生物细胞同样具PCD的本能记忆,在适应环境需要及自身发育过程中会进行细胞间的协同,出现新生与死亡间的动态平衡。只有PCD功能的发挥才有器官的分化,完整生命周期的完成。如木本植物导管的形成,就是由原生形成层发端的细胞能过程序性死亡自溶才发育出能输送水份营养的导管组织,畅通而贯穿植物各器官导管就类似水培植物根系通气组织诱导过程中形成的根组织空腔与空心化过程。

    发育已成型或老化的细胞难以恢复PCD功能,所以在水培花卉诱导的第一步需对原来陆生的木质化根系进行去根,于快繁苗床催生出发达的薄壁组织根系,这种初生的根系感受外界信号刺激的能力敏感,而且本能性PCD过程与协同性较强。根系在厌氧胁迫的条件下,通过PCD过程形成空腔形成通气组织或皮层海绵组织,目的是为了适应环境保全植株的存活,也就是通过自溶部份细胞而保全周边细胞的存活,与粘菌的聚散及PCD具同样的适应性与进化机制。根系在受厌氧临界胁迫下,首先激发形成乙烯信号激素,在信号作用下,细胞首先发生内含物的溶解,包括细胞器的溶解及DNA的片断化,最后是细胞壁溶解,让溶解物重新被周边细胞利用进入营养代谢循环,它与细胞死亡截然不同,是溶解物可重新资源利用的过程。根系形成通气组织后,可以实现氧气的纵向输送,为水培花卉长期生长静态厌氧的玻璃瓶水养环境创造出新的生态适应性机制。

催根后红豆杉的厌氧胁迫驯化