中新社北京7月24日電 （記者 孫自法）植物病害嚴重威脅全球農業生產和糧食安全，如何應對這一難題廣受關注。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞團隊最近在國際上首次提出“可編程植物合成免疫”的新理念，實現植物免疫受體從“天然挖掘發現”向“人工精準設計”的范式轉變，推動植物抗病育種從“利用自然”邁向“定向創製”的新階段。
這項重大研究進展論文，北京時間24日淩晨在國際學術期刊《科學》上線發表。審稿人評價稱，該成果為在作物中開發持久、廣譜的抗病性奠定了堅實基礎。
論文通訊作者高彩霞表示，通過整合人工智能（AI）輔助蛋白質設計、模塊化免疫受體工程和植物體內定向進化技術，研究團隊建立可編程的合成植物免疫受體（SPIR）設計平台，實現植物免疫受體的精準定製化設計，從而突破天然抗病基因資源的限制，為快速應對植物新發病害和病原物變異提供全新技術路線。
她透露，未來，隨著人工智能、蛋白質設計與植物體內定向進化等前沿技術的深度融合，植物合成免疫受體有望完全實現按需設計與迭代優化，為作物抗病改良提供通用的全新解決方案。
研究團隊介紹，他們首先利用專業人工智能大模型預測病原蛋白的三維結構，通過蛋白質結合劑設計工具完成結合蛋白的從頭設計，並藉助生物計算大模型工具預測篩選結合能力強和穩定性高的候選結合蛋白。
本項研究以馬鈴薯Y病毒衣殼蛋白為驗證靶標，共設計並測試了391個合成植物免疫受體，其中71個能够特異地識別對應病原蛋白並有效激活植物免疫反應，首次證明人工智能輔助的蛋白質設計技術能够實現植物免疫受體的從頭創製。
研究團隊進一步提昇合成植物免疫受體平台性能，最終建立起完整的植物合成免疫受體“設計-構建-測試-進化”開發流程。
高彩霞指出，不同於傳統抗病育種對天然抗病基因的挖掘與利用，合成植物免疫受體平台首次實現植物免疫受體的定製化設計，賦予植物識別自然界全新病原靶標蛋白的能力。依託該平台，可針對各類病原蛋白，在數周內快速設計對應的人工合成植物免疫受體，為高效應對新發、突發病害和病原物變異提供了全新技術途徑。（完）
來源：中新社
