プログラム可能な人工植物免疫受容体の設計技術を開発(Researchers Enable Programmable Design of Synthetic Plant Immune Receptors)

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2026-07-24 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)遺伝学・発生生物学研究所(IGDB)の高彩霞教授らは、植物病原体を任意に認識できる**合成植物免疫受容体(SPIR:Synthetic Plant Immune Receptors)**を設計するプログラム可能なプラットフォームを開発した。研究では、AIタンパク質設計ツールのAlphaFold 3とBindCraftを用いて病原体タンパク質に結合する新規タンパク質を設計し、イネの免疫受容体Pikm-1の認識ドメインへ組み込むことで、ウイルス、細菌、糸状菌、卵菌など幅広い病原体を標的とする391種類のSPIRを作製した。このうち71種類が標的を認識して免疫応答を誘導した。さらに、独自の植物内指向性進化技術GRAPEで最適化することで免疫活性を向上させ、副作用となる自己活性化を抑制した。最適化したSPIRを導入したタバコでは、トマト褐色しわ果実ウイルス(ToBRFV)への高い抵抗性を確認した。本技術は天然の抵抗性遺伝子に依存せず、新興病原体にも数週間で対応可能な耐病性作物の設計を可能にし、次世代の作物育種と食料安全保障への貢献が期待される。

プログラム可能な人工植物免疫受容体の設計技術を開発(Researchers Enable Programmable Design of Synthetic Plant Immune Receptors)
Graphical representation of SPIR development (Image by IGDB)

<関連情報>

病原体タンパク質認識のための合成植物免疫受容体のプログラム可能な設計 Programmable design of synthetic plant immune receptors for pathogen protein recognition

Haocheng Zhu, Dandan Jiang, Qiao Zhang, Kang Zhang, […] , and Caixia Gao
Science  Published:23 Jul 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/science.aee1792

Abstract

The limited diversity and recognition scope of natural plant immune receptors impede resistance breeding against rapidly evolving pathogens. Here we report programmable design of synthetic plant immune receptors (SPIRs). De novo designed binding modules targeting pathogen proteins were grafted into the integrated decoy (ID) domain of a plant immune receptor. SPIRs recognized proteins derived from viral, bacterial, fungal, and oomycete pathogens. Their performance was improved by combining AI-guided protein design with in planta directed evolution, enhancing immune activation while reducing autoactivation. SPIRs exhibited high target specificity and could be stacked for multiplexed recognition of pathogen proteins. Importantly, viral-targeting SPIRs responded to infectious clones of plant viruses, and transgenic plants expressing SPIRs conferred disease resistance. This work establishes a versatile platform for efficient plant immunity engineering.

細胞遺伝子工学
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