Diferensiasi kekebalan berbasis stomata di seluruh garis keturunan tumbuhan vaskular

Ringkasan

Beberapa tanaman diketahui secara aktif menutup stomata mereka saat ada patogen daun, menghambat masuknya patogen ke dalam daun, yang mengarah pada ‘imunitas berbasis stoma’ sebagai garis pertahanan pertama. Namun, variasi imunitas bawaan berbasis stoma di seluruh keragaman tanaman vaskular masih belum jelas.
Di sini, kami menyelidiki respons stomata dan jalur pensinyalan sel penjaga pada berbagai spesies tanaman berbiji, pakis, dan likofit saat terpapar patogen bakteri atau pola molekuler terkait patogen (PAMP).
Kami mengamati penutupan stomata aktif pada 10 tanaman berbiji saat terpapar bakteri atau PAMP, sedangkan tidak satu pun dari sembilan spesies pakis dan satu spesies likofit menunjukkan respons ini. Ledakan spesies oksigen reaktif yang diinduksi PAMP flg22 diamati pada semua spesies, tetapi peristiwa pensinyalan hilir, termasuk akumulasi Ca2+ sitosolik, produksi oksida nitrat, fluks ion, pengasaman vakuola, peningkatan pH sitoplasma, kompartementasi vakuola, dan disagregasi sitoskeleton aktin dalam sel penjaga, hanya diamati pada tumbuhan berbiji. Tidak ada perubahan seperti itu yang diamati pada perwakilan pakis dan likofit.
Temuan kami menunjukkan perbedaan besar dalam regulasi imunitas stomata antara tumbuhan berbiji dan pakis serta likofit dalam kondisi penelitian ini, mengungkap mekanisme fisiologis dan biofisik yang mungkin telah mendukung adaptasi evolusioner respons stomata terhadap serangan patogen pada tumbuhan berbiji.