KI und natürliche Resistenz vereinen sich im Kampf gegen Citrus Greening Disease
Ein Team unter der Leitung von Prof. YE Jian vom Institut für Mikrobiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat den ersten Mechanismus der Citrusresistenz gegen Citrus Greening Disease (HLB), auch bekannt als Huanglongbing, identifiziert. Die Studie beschreibt die Entwicklung antimikrobieller Peptide unter Verwendung künstlicher Intelligenz (KI) als vielversprechenden Therapieansatz.
HLB, ausgelöst durch das Bakterium Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) und verbreitet durch den Asiatischen Citrusblattfloh, hat Citruskulturen weltweit verwüstet und jährliche Verluste in Milliardenhöhe verursacht. Die Krankheit betrifft über 50 Länder in Asien, Afrika, Amerika und Europa.
Entdeckung des Resistenzpfads
Forscher identifizierten einen wichtigen Resistenzpfad, der den Transkriptionsfaktor MYC2 und seine interagierende E3-Ligase PUB21 umfasst. Sie entdeckten PUB21-Paraloge in Curryblatt- und Sichuanpfefferpflanzen, die eine dominant-negative Form von PUB21 (PUB21DN) kodieren, die die PUB21-Aktivität unterdrückt.
Diese Unterdrückung stabilisiert das MYC2-Protein, verstärkt Abwehrwege und die Produktion antibakterieller Metaboliten und verleiht so Immunität gegen HLB. Transgene Citruspflanzen, die so manipuliert wurden, dass sie PUB21DN überexprimieren, zeigten eine erhöhte Resistenz gegen die Krankheit.
KI-gestützte Peptidentwicklung
Das Team nutzte KI-gestützte Screening-Technologie, um MYC2 durch Hemmung der PUB21-Aktivität zu stabilisieren. Dies führte zur Identifizierung von Anti-Proteolyse-Peptiden (APPs), darunter APP3-14, die in Feldversuchen eine Kontrolleffizienz von bis zu 80 % zeigten.
APP3-14 kontrollierte effektiv den HLB-verursachenden Erreger CLas und störte die Krankheitsübertragung. Dieser Durchbruch bietet einen doppelten Vorteil: umweltfreundliche Bio-Pestizide und eine Strategie zur Bekämpfung nicht kultivierbarer Krankheitserreger durch gezielte Proteinstabilisierung.
Potenzielle Anwendungen
Über HLB hinaus könnte diese Strategie andere Pflanzenkrankheiten angehen, die durch schwer zu kultivierende Krankheitserreger verursacht werden, wie z. B. Maisrostpilz und Olive Quick Decline Syndrome (OQDS). Durch die gezielte Bekämpfung von Pathogen-Effektoren und die Stabilisierung von Wirtsimmunproteinen ebnet diese Studie den Weg für innovative Lösungen zur Krankheitsresistenz in verschiedenen Kulturen und bietet neue Hoffnung für die globale landwirtschaftliche Nachhaltigkeit.