AI en natuurlijke resistentie bundelen krachten in de strijd tegen Citrus Greening Disease
Een team onder leiding van prof. YE Jian van het Institute of Microbiology van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft het eerste mechanisme van citrusresistentie tegen citrus greening disease (HLB), ook bekend als huanglongbing, geïdentificeerd. De studie beschrijft de ontwikkeling van antimicrobiële peptiden met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) als een veelbelovende therapeutische benadering.
HLB, veroorzaakt door de bacterie Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) en verspreid door de Aziatische citruspsyllide, heeft citrusgewassen wereldwijd verwoest en miljarden aan jaarlijkse verliezen veroorzaakt. De ziekte treft meer dan 50 landen in Azië, Afrika, Amerika en Europa.
Ontdekking van resistentiepad
Onderzoekers identificeerden een belangrijk resistentiepad waarbij de transcriptiefactor MYC2 en zijn interagerende E3-ligase, PUB21, betrokken zijn. Ze ontdekten PUB21-paralogen in kerrieblad- en Sichuan peperplanten die coderen voor een dominant-negatieve vorm van PUB21 (PUB21DN), die de PUB21-activiteit onderdrukt.
Deze onderdrukking stabiliseert het MYC2-eiwit, versterkt afweerroutes en de productie van antibacteriële metabolieten, waardoor immuniteit tegen HLB wordt verleend. Transgene citrusplanten die genetisch gemodificeerd zijn om PUB21DN over te expresseren, vertoonden een verhoogde resistentie tegen de ziekte.
AI-gedreven peptide-ontwikkeling
Het team gebruikte AI-gedreven screeningtechnologie om MYC2 te stabiliseren door de PUB21-activiteit te remmen. Dit leidde tot de identificatie van anti-proteolyse peptiden (APP's), waaronder APP3-14, die tot 80% controle-efficiëntie aantoonden in veldproeven.
APP3-14 controleerde effectief de HLB-veroorzakende pathogeen CLas en verstoorde de ziekteoverdracht. Deze doorbraak biedt een dubbel voordeel: milieuvriendelijke bio-pesticiden en een strategie om onkweekbare pathogenen te bestrijden door middel van gerichte eiwitstabilisatie.
Potentiële toepassingen
Naast HLB kan deze strategie andere plantenziekten aanpakken die worden veroorzaakt door moeilijk te kweken pathogenen, zoals maïsroestschimmel en Olive Quick Decline Syndrome (OQDS). Door zich te richten op pathogeeneffectoren en het stabiliseren van immuuneiwitten van de gastheer, baant deze studie de weg voor innovatieve oplossingen voor ziekteresistentie in verschillende gewassen, wat nieuwe hoop biedt voor wereldwijde landbouwduurzaamheid.