AI và Khả năng Kháng tự nhiên kết hợp để chống lại Bệnh Vàng lá Greening trên cây có múi
Một nhóm nghiên cứu do GS. YE Jian tại Viện Vi sinh vật học thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã xác định cơ chế đầu tiên về khả năng kháng bệnh vàng lá greening (HLB) trên cây có múi, còn được gọi là bệnh huanglongbing. Nghiên cứu chi tiết về sự phát triển của các peptide kháng khuẩn bằng cách sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) như một phương pháp điều trị đầy hứa hẹn.
HLB, do vi khuẩn Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) gây ra và lây lan bởi rầy chổng cánh châu Á, đã tàn phá các loại cây có múi trên toàn thế giới, gây thiệt hại hàng tỷ đô la hàng năm. Bệnh ảnh hưởng đến hơn 50 quốc gia trên khắp Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ và Châu Âu.
Khám phá Con đường Kháng bệnh
Các nhà nghiên cứu đã xác định một con đường kháng bệnh quan trọng liên quan đến yếu tố phiên mã MYC2 và E3 ligase tương tác của nó, PUB21. Họ đã phát hiện ra các paralog PUB21 trong cây cà ri và cây tiêu Tứ Xuyên, mã hóa một dạng trội âm tính của PUB21 (PUB21DN), giúp ức chế hoạt động của PUB21.
Sự ức chế này ổn định protein MYC2, tăng cường các con đường phòng thủ và sản xuất chất chuyển hóa kháng khuẩn, do đó mang lại khả năng miễn dịch cho HLB. Cây có múi chuyển gen được thiết kế để biểu hiện quá mức PUB21DN cho thấy khả năng kháng bệnh tăng lên.
Phát triển Peptide dựa trên AI
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ sàng lọc dựa trên AI để ổn định MYC2 bằng cách ức chế hoạt động của PUB21. Điều này dẫn đến việc xác định các peptide chống phân giải protein (APP), bao gồm APP3-14, đã chứng minh hiệu quả kiểm soát lên đến 80% trong các thử nghiệm trên đồng ruộng.
APP3-14 kiểm soát hiệu quả mầm bệnh CLas gây ra HLB và phá vỡ sự lây truyền bệnh. Bước đột phá này mang lại lợi ích kép: thuốc trừ sâu sinh học thân thiện với môi trường và một chiến lược để chống lại các mầm bệnh khó nuôi cấy thông qua sự ổn định protein có mục tiêu.
Các Ứng dụng Tiềm năng
Ngoài HLB, chiến lược này có thể giải quyết các bệnh thực vật khác do mầm bệnh khó nuôi cấy gây ra, chẳng hạn như nấm gỉ ngô và Hội chứng Suy giảm Nhanh chóng của Cây Ô liu (OQDS). Bằng cách nhắm mục tiêu vào các yếu tố gây bệnh và ổn định protein miễn dịch của vật chủ, nghiên cứu này mở đường cho các giải pháp kháng bệnh sáng tạo trong các loại cây trồng khác nhau, mang lại hy vọng mới cho sự bền vững của nông nghiệp toàn cầu.