柑橘黃龍病被稱為“柑橘界的癌癥”。中國科學(xué)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(xué)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(yuǎn)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(yuǎn)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(fù)效應(yīng)，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(xué)習(xí)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(dá)80%。
上述研究提供了可直接應(yīng)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(biāo)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(shè)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(xué)》（Science）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院相關(guān)項目的支持。該工作由微生物所和西南大學(xué)合作完成。
