柑橘黃龍病被稱為“柑橘界的癌癥”。中國科學院微生物研究所葉健團隊等解析柑橘抗黃龍病核心分子機制，并利用人工智能技術(shù)篩選出可有效防控該病害的小肽。這一研究破解了困擾國際農(nóng)業(yè)界缺乏柑橘黃龍病抗性基因的科學難題，并為全球柑橘產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案。
該研究通過挖掘我國柑橘屬及蕓香科遠緣種質(zhì)資源，首次發(fā)現(xiàn)植物茉莉素信號通路核心轉(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。研究發(fā)現(xiàn)，柑橘的“遠親”即花椒、咖喱等植物存在的PUB21DN旁系同源體，通過39位關(guān)鍵氨基酸變異形成顯性負效應，增強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，使柑橘獲得對黃龍病的高抗甚至免疫能力?；谔烊豢剐詸C制，研究構(gòu)建了全球首個靶向穩(wěn)定MYC2蛋白的藥物篩選系統(tǒng)，并引入深度學習算法，在百萬級分子庫中高效篩選出APP3-14等系列治療小肽。經(jīng)跨緯度多中心田間試驗在廣西和江西等地證實，該小肽可顯著抑制黃龍病菌定殖，阻斷病害傳播鏈，且單季防控效率達80%。
上述研究提供了可直接應用的綠色生物農(nóng)藥候選分子；發(fā)現(xiàn)了抗病基因，有望為未來利用基因編輯創(chuàng)制抗病新種質(zhì)提供重要靶標以縮短柑橘抗病育種周期；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了新思路。研究同步建立了“抗病基因挖掘-分子機制解析-智能藥物設計”全鏈條研發(fā)體系。
4月11日，相關(guān)研究成果作為封面文章，發(fā)表在《科學》（Science）上。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學院相關(guān)項目的支持。該工作由微生物所和西南大學合作完成。
