Ученые Калифорнийского университета использовали искусственный интеллект для помощи растениям в распознавании широкого спектра бактериальных фитопатогенов. Данная технология в будущем может способствовать появлению новых способов защиты таких культур, как томаты и картофель, от опасных болезней.
Растения, как и животные, обладают «иммунной системой». Их защитный инструментарий включает иммунные рецепторы, которые позволяют обнаруживать фитопатогены и защищаться от них. Один из таких рецепторов — FLS2 — помогает растениям распознавать белок флагеллин, входящий в состав жгутиков бактерий. Однако, чтобы не быть распознанными иммунными рецепторами, бактерии постоянно эволюционируют, меняя аминокислотный состав флагеллина.
В исследовании были использованы факторы естественной изменчивости в сочетании с искусственным интеллектом AlphaFold — инструментом, разработанным для прогнозирования трехмерной формы белков. В результате модернизации была улучшена иммунная система рецептора FLS2 для обнаружения большего количества бактерий.
Сравнивая иммунные рецепторы, исследователи смогли определить, какие аминокислоты следует изменить, чтобы дать растению возможность целенаправленно противостоять возбудителю инфекции.
По словам ученых, данная технология прогностического проектирования дает возможность для развития устойчивости сельскохозяйственных культур к широкому кругу фитопатогенов.
В частности, один из фитопатогенных объектов в исследовании была карантинная для множества стран бактерия Ralstonia solanacearum, вызывающая бактериальное увядание. Некоторые штаммы данной бактерии могут поражать более 200 видов растений, включая такие основные культуры, как томаты и картофель.
Ученые сейчас создают инструменты машинного обучения, чтобы предсказывать, какие иммунные рецепторы нужно редактировать.
Применение нестандартных подходов и технологий для научных разработок позволяет решить многие вопросы, а также оптимизировать процессы. Во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) при разработке методов диагностики вредных организмов используются как традиционные, так и новейшие прорывные технологии.
Источник: Tianrun Li et al, Unlocking expanded flagellin perception through rational receptor engineering, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-02049-y