柑橘黃龍病被稱(chēng)為“柑橘界的癌癥”，這種由?亞洲韌皮桿菌?引發(fā)的毀滅性病害，已肆虐全球近50個(gè)國(guó)家，導(dǎo)致柑橘產(chǎn)業(yè)年均損失超百億美元?。
近日，中國(guó)科學(xué)院微生物研究所等研究團(tuán)隊(duì)，成功解析柑橘抗黃龍病核心分子機(jī)制，并利用人工智能（AI）技術(shù)篩選出可有效防控該病害的小肽。該研究不僅破解了困擾國(guó)際農(nóng)業(yè)界缺乏柑橘黃龍病抗性基因的科學(xué)難題，也為全球柑橘產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)深度挖掘我國(guó)柑橘屬及蕓香科遠(yuǎn)緣種質(zhì)資源，首次發(fā)現(xiàn)植物茉莉素信號(hào)通路核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2及其互作E3泛素連接酶PUB21構(gòu)成抗病調(diào)控樞紐。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性揭示柑橘“遠(yuǎn)親”花椒、咖喱等植物中存在的PUB21DN旁系同源體，通過(guò)39位關(guān)鍵氨基酸變異形成顯性負(fù)效應(yīng)，顯著增強(qiáng)MYC2蛋白穩(wěn)定性，激活多種抗病蛋白及次生代謝物合成通路，使柑橘獲得對(duì)黃龍病的高抗甚至免疫能力。
基于天然抗性機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了全球首個(gè)靶向穩(wěn)定MYC2蛋白的藥物篩選系統(tǒng)，并引入深度學(xué)習(xí)算法，從百萬(wàn)級(jí)分子庫(kù)中高效篩選出APP3-14等系列治療小肽。
經(jīng)跨緯度、多中心田間試驗(yàn)在廣西和江西等地證實(shí)，該小肽可顯著抑制黃龍病菌定殖，阻斷病害傳播鏈，單季防控效率達(dá)80%。
▲靶向蛋白降解的柑橘黃龍病抗性調(diào)控機(jī)制
該研究成果提供了可直接應(yīng)用的綠色生物農(nóng)藥候選分子，并發(fā)現(xiàn)了抗病基因，為未來(lái)利用基因編輯創(chuàng)制抗病新種質(zhì)提供重要靶標(biāo)，可有效縮短柑橘抗病育種周期。
此外，該研究建立了跨物種抗性元件利用范式，為其他作物抗病研究提供新思路。
研究團(tuán)隊(duì)同步建立了“抗病基因挖掘-分子機(jī)制解析-智能藥物設(shè)計(jì)”全鏈條研發(fā)體系，相關(guān)研究?jī)?nèi)容已申請(qǐng)6項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利和3項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利。
相關(guān)論文信息：
https://science.org/doi/10.1126/science.adq7203
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院微生物研究所
責(zé)任編輯：吳昊 曹旸
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