植物免疫系统以对抗致命细菌

与动物类似，植物也拥有免疫系统。其防御机制的一部分包含免疫受体，这使它们能够检测细菌并抵御其侵害。其中一种名为FLS2的受体，可帮助植物识别鞭毛蛋白——这是细菌用于游动的微小尾部中的一种蛋白质。但细菌非常狡猾，且持续进化以逃避检测。

"细菌与其植物宿主处于军备竞赛中，它们能改变鞭毛蛋白中的关键氨基酸以逃避免疫识别，"首席作者、植物病理学系教授吉塔·科克（Gitta Coaker）表示。

为使植物跟上进化步伐，科克团队利用自然变异结合人工智能——特别是AlphaFold（一种预测蛋白质三维结构的工具）——对FLS2受体进行重新设计，实质上是升级其免疫系统以捕获更多入侵者。

该团队聚焦于已知能识别更多细菌的受体（即使这些受体尚未在重要作物物种中发现）。通过与识别范围较窄的受体进行对比，研究人员得以确定需要修改的氨基酸位点。

"我们成功复活了一个被病原体击败的受体，使植物有机会以更精准、更有针对性的方式抵抗感染，"科克解释道。

研究意义

科克指出，这为利用预测设计开发作物的广谱抗病性开辟了新途径。

研究者的目标之一是一种主要作物威胁：青枯菌（Ralstonia solanacearum），该病原体引起细菌性枯萎病。这种土传病原体的某些菌株这种土传病原体的某些菌株可感染200多种植物，包括番茄和马铃薯等主粮作物。

展望未来，该团队正在开发机器学习工具以预测哪些免疫受体值得进行编辑。同时他们也在努力减少需要修改的氨基酸数量。

此方法可通过类似策略增强其他免疫受体的感知能力。

研究的其他作者包括加州大学戴维斯分校的李天润（Tianrun Li）、埃斯特班·贾昆·博拉尼奥斯（Esteban Jarquin Bolaños）、丹妮尔·M·史蒂文斯（Danielle M. Stevens）、沙汉旭（Hanxu Sha）以及劳伦斯伯克利国家实验室的丹尼尔·M·普里戈任（Daniil M. Prigozhin）。

本研究获得美国国立卫生研究院和美国农业部国家食品与农业研究所的资助。