Ученые нашли способ повысить устойчивость цитрусовых к болезни Хуанлунбин (HLB). Они обнаружили, что подавление активности Е3 лигазы PUB21 стабилизирует фактор транскрипции MYC2 и повышает устойчивость к HLB. Кроме того, с помощью искусственного интеллекта ученые разработали антимикробные пептиды, один из которых показал эффективность до 80% в полевых испытаниях, что означает значительное снижение числа больных растений. Исследование открывает перспективы для создания экологически чистых биопестицидов и устойчивых сортов цитрусовых. Работа опубликована в журнале Science.

Болезнь Хуанлунбин (цитрусовое озеленение) является одной из самых разрушительных болезней растений в сельском хозяйстве. Она вызывается бактерией Candidatus Liberibacter asiaticus и распространяется с помощью азиатской цитрусовой листоблошки (Diaphorina citri). Эта болезнь поражает все коммерческие сорта цитрусовых, включая апельсины, лимоны и мандарины. Пораженные патогеном растения можно опознать по желтым пятнам на листьях, замедленному росту и уменьшению плодов. Болезнь особенно опасна из-за того, что от нее нет лекарства и она может погубить зараженные деревья всего за несколько лет. Патоген распространен в более чем 50 странах мира, включая регионы Азии, Африки, Америки и Европы.

Ученые использовали искусственный интеллект (ИИ) для разработки новых подходов в борьбе с болезнью Хуанлунбин (HLB). Они обнаружили ключевой путь клеточной устойчивости, включающий транскрипционный фактор MYC2, который взаимодействует с E3 лигазой PUB21. Эта лигаза связана с ответом растений на стресс. Исследователи изучили виды цитрусовых и их дальних родственников в семействе Rutaceae. Они нашли родственные PUB21 гены в растениях Bergera koenigii (Муррайя Кенига) и Zanthoxylum bungeanum (китайский перец). Эти гены кодируют форму PUB21 (PUB21DN), которая имеет важную мутацию в позиции 39. Такая мутация подавляет активность PUB21, стабилизирует белок MYC2 и усиливает защитные пути и производство антибактериальных веществ, что делает растения устойчивыми к HLB.

Далее ученые применили технологию скрининга на основе ИИ и обнаружили группу пептидов, препятствующих деградации белков (APPs), включая APP3-14, которые могут подавлять PUB21, тем самым стабилизируя MYC2. Это делает растения более устойчивыми к заболеваниям, в том числе к болезни Хуанлунбин. Найденные соединения показали успешные результаты как в теплицах, так и в полевых испытаниях. Пептид APP3-14 не только эффективно контролировал патоген, но и нарушил передачу заболевания, достигнув эффективности до 80% за один сезон, уменьшив количество зараженных растений и снизив показатели смертности.

Исследователи создали цитрусовые растения, которые искусственно изменили для большего синтеза мутированной PUB21 (PUB21DN). Эти растения показали повышенную устойчивость к HLB. Это открытие показывает, что использование генетической инженерии в сочетании с ИИ может привести к разработке новых методов борьбы с заболеваниями растений.

Исследование способствует разработке экологически чистых биопестицидов на основе пептидов и открывает новые возможности борьбы с трудно излечимыми патогенами с помощью стабилизации белков иммунитета. Этот подход поможет решить проблемы, связанные с другими заболеваниями растений, такими как возбудитель ржавчины кукурузы, а также Xylella fastidiosa, вызывающий быстрое ухудшение состояния оливковых деревьев (OQDS).

Автор: Оксана Гриценко.

---

Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.