Science | 高彩霞团队提出“可编程植物合成免疫”新理念,实现植物免疫受体按需设计
BioArt
2026-07-24 08:46
文章摘要
植物病害严重威胁全球农业生产,每年造成巨大经济损失。传统抗病育种依赖天然抗病基因(R基因),但植物免疫受体数量有限且病原物持续进化,导致抗病性易被突破。中国科学院高彩霞团队提出了“可编程植物合成免疫”新理念,旨在通过人工智能辅助设计,实现植物免疫受体的定制化创制。研究利用AlphaFold 3预测病原蛋白结构,结合BindCraft设计高亲和力结合蛋白,并将其整合到水稻免疫受体Pikm-1中,构建了合成植物免疫受体(SPIR)。团队针对多种病毒、细菌、真菌和卵菌的蛋白设计了391个SPIR,其中71个能特异性识别靶标并激活免疫反应,成功率为18.2%。通过植物体内定向进化系统GRAPE进一步优化,解决了免疫活性不足和自激活问题。结论表明,SPIR技术突破了天然抗病基因资源的限制,能快速应对新发病害,实现了植物免疫受体从“天然挖掘”向“人工精准设计”的范式转变,为作物抗病育种提供了全新解决方案。
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