AI助力攻克柑橘黄龙病,中科院微生物所取得重大突破

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中国科学院微生物研究所叶健教授团队在《科学》杂志发表最新研究成果,首次揭示了柑橘对黄龙病(HLB)的抗性机制。研究团队运用人工智能(AI)技术开发出新型抗菌肽,为这一全球性农业难题提供了创新解决方案。

柑橘黄龙病被称为 ” 百年病害 ”,是由亚洲柑橘木虱传播的细菌 Candidatus Liberibacter asiaticus(CLas)引发。该病害已在全球 50 个国家造成数百万英亩柑橘作物损失,每年经济损失高达数十亿美元。由于缺乏天然抗病基因,所有商业柑橘品种均易感,一旦感染,树木通常在几年内死亡。

研究团队发现了一个关键抗性通路,涉及转录因子 MYC2 及其相互作用 E3 连接酶 PUB21。通过对柑橘及其远缘芸香科植物的研究,他们在九里香和花椒中发现了 PUB21 的旁系同源物。这些同源物编码的显性负性形式 PUB21(PUB21DN)通过第 39 位残基的关键突变抑制了 PUB21 活性,从而稳定了 MYC2 蛋白,显著增强了防御通路和抗菌代谢物的产生。

基于这一发现,研究团队利用 AI 技术筛选出一组抗蛋白水解肽(APPs),其中 APP3-14 在温室和田间试验中表现出色,单个季节内对黄龙病的控制效率高达 80%。

这一突破性研究不仅开发出可药物化的环保生物农药肽,还开创了通过靶向蛋白稳定来对抗不可培养病原体的新策略。该技术还可应用于其他由难以培养病原体引起的植物病害,如玉米锈菌和橄榄快速衰退综合征(OQDS),为全球农业可持续发展带来新希望。

AI 助力攻克柑橘黄龙病,中科院微生物所取得重大突破

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