《科學(xué)》(Science)封面。(期刊官網(wǎng)截圖)
中國團(tuán)隊這項農(nóng)業(yè)病蟲害防控領(lǐng)域重要研究進(jìn)展,不僅破解了困擾國際農(nóng)業(yè)界缺乏柑橘黃龍病抗性基因的科學(xué)難題,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。北京時間4月11日凌晨,相關(guān)成果論文以封面文章在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)上線發(fā)表。
實現(xiàn)高效篩選
研究團(tuán)隊介紹,他們通過深度挖掘中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,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)隊進(jìn)一步構(gòu)建出全球首個靶向穩(wěn)定MYC2蛋白的藥物篩選系統(tǒng),并引入深度學(xué)習(xí)算法,從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,單季防控效率可達(dá)80%。
應(yīng)用前景廣闊
研究團(tuán)隊表示,他們這項研究成果的應(yīng)用前景主要體現(xiàn)為三個方面:一是提供可直接應(yīng)用的綠色生物農(nóng)藥候選分子;二是發(fā)現(xiàn)抗病基因,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),可有效縮短柑橘抗病育種周期;三是建立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。
與此同時,本項研究還同步建立"抗病基因挖掘-分子機(jī)制解析-智能藥物設(shè)計"全鏈條研發(fā)體系,相關(guān)研究內(nèi)容已申請6項中國發(fā)明專利和3項國際專利。