本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
我非常喜歡植物生物學。在大學的最後一年，在聽完所有與細菌相關的生物化學講座後，我選修了植物系開設的與細菌相關的講座課程。那是一個較小的系，看起來更友好、更親切。而且茶水間的餅乾也更便宜。
所以我確實喜歡時不時地寫一些關於植物的文章，這並不是一件非常困難的任務，因為像地球上所有其他多細胞生物一樣，植物也會遭受細菌感染。與人類不同，它們沒有血液迴圈來輸送免疫細胞，因此它們轉而依靠用有害化學物質轟擊細菌，快速殺死任何被感染的植物部分，並獲得一種植物抗性來阻止再次發生攻擊。（這三個連結指向我的舊部落格上關於植物免疫學的迷你係列文章。）
然而，在植物中，就像在人類中一樣，預防勝於治療，因此植物有各種各樣的機制來阻止細菌進入內部並引起感染。植物的葉子上有一些稱為氣孔的開口，用於控制植物細胞內的水分含量。氣孔開啟以釋放水分，關閉以保持水分。它們不是巨大的孔洞，但可以用光學顯微鏡看到，並且普通的16歲青少年可以很容易地識別出來（我記得在我的AS水平考試期間看過它們！）
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由於氣孔基本上是從植物內部通往充滿細菌的外部世界的孔洞，因此保持氣孔的良好調節非常重要。植物可以識別細菌碎片，當它們這樣做時，它們可以改變內部條件以關閉氣孔，閂上門以防止細菌進入。透過感知細菌的部分，例如（比如）鞭毛，蛋白質被啟用，從而改變氣孔周圍細胞內鹽的濃度，並導致它們失去彎曲的形狀並聚集在一起，有效地關閉開口。
當植物感染了丁香假單胞菌的細菌菌株時，氣孔在感染後1-2小時內關閉，這對於植物來說是相當快的。然而，大約3-4小時後，氣孔開始再次開啟，這並非由於細菌蛋白，而是植物蛋白。有問題的蛋白質是LecRK-V.5，缺乏這種蛋白質基因的植物比非突變的野生型植物表現出更少的疾病症狀，並且內部細菌水平更低。下圖顯示了頂部的野生型葉片，其疾病症狀多於下面更健康的突變體。
由於氣孔開放只是抗菌植物反應的一個因素，研究人員隨後探討了LecRK-V.5是否影響任何其他反應。主要的反應是產生危險的活性氧（ROS），活性氧通常產生以破壞入侵的細菌。野生型和LecRK敲除突變體植物在ROS水平上均未顯示差異，LecRK-V.5似乎僅影響氣孔。
關於ROS的觀點也為了解植物為什麼選擇在感染後啟用這種蛋白質提供了一個線索，這似乎使細菌更容易進入內部。在突變體植物細胞中，由於沒有LecRK-V.5，高水平的ROS開始在氣孔周圍的細胞中積聚。ROS對它們接觸到的任何細胞都是危險的，因此透過在進入後約4小時抑制對細菌感染的反應，植物可能正在保護自己免受自身免疫反應的損害。如果感染在四小時後仍在蔓延，那麼植物可能更明智的做法是放棄死亡組織並嘗試挽救剩餘部分。畢竟葉子對植物來說不是非常重要，它們總是可以長出更多！
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參考文獻 1：Desclos-Theveniau, M., Arnaud, D., Huang, T., Lin, G., Chen, W., Lin, Y., & Zimmerli, L. (2012). The Arabidopsis Lectin Receptor Kinase LecRK-V.5 Represses Stomatal Immunity Induced by Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 PLoS Pathogens, 8 (2) DOI: 10.1371/journal.ppat.1002513
參考文獻 2：Nicaise, V., Roux, M., & Zipfel, C. (2009). Recent Advances in PAMP-Triggered Immunity against Bacteria: Pattern Recognition Receptors Watch over and Raise the Alarm PLANT PHYSIOLOGY, 150 (4), 1638-1647 DOI: 10.1104/pp.109.139709
圖片來源 1。
