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AI FOR SCIENCE
01.
研究背景｜INTRODUCTION
大豆（Glycine max）是重要的粮油作物，在全球粮食生产中发挥着举足轻重的地位。我国是全球最大的大豆消费国，年需求量超过1.1亿吨，然而我国年产量仅2000万吨，供需矛盾日益突出。大豆疫霉（Phytophthora sojae）侵染引起的大豆根腐病是全世界大豆生产中的毁灭性病害之一，在2023年被农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。药剂防治是控制疫霉菌引起的作物病害的重要策略之一，但能够有效防治大豆根腐病的杀菌剂不多，且具有杀菌剂研发价值的分子靶标屈指可数。因此，原创性分子靶标挖掘与绿色农药分子设计迫在眉睫。
大豆疫霉的游动孢子对大豆根系分泌物中异黄酮的趋化性是其成功找到寄主并启动侵染的关键环节。2025年1月8日，南京农业大学窦道龙课题组破解了大豆疫霉膜受体激酶感知寄主异黄酮的机制，并靶向异黄酮受体从植物天然产物中挖掘到趋化性干扰剂。
相关成果以“Blocking the isoflavone chemoreceptor in Phytophthora sojae to prevent disease”为题发表于Science Advances期刊。
02.
研究结果｜RESULTS
在这项突破性的研究中，窦道龙团队成功破解了大豆疫霉膜受体激酶感知寄主异黄酮的机制。通过基因敲除和生化分析，团队明确了IRK1（Isoflavone-insensitive Receptor Kinase 1）和IRK2作为genistein的受体和共受体，分别在趋化性信号传递中发挥重要作用。IRK2通过增强IRK1对genistein的结合能力，并通过磷酸化G蛋白α亚基，实现了趋化性信号的有效传递。（图1）
更为关键的是，研究团队联合科晶生物通过虚拟筛选技术，从植物天然产物中成功挖掘出一种香豆素类化合物Esculetin（迷向剂）（图2）。
Esculetin能够有效阻断IRK1与genistein的结合，干扰游动孢子对genistein的趋化，从而预防大豆根腐病的发生。此外，该化合物还可以增强根瘤菌固氮酶的活性（图3-图5）。
图1: 大豆疫霉异黄酮趋化性的作用机制
图2: 虚拟筛选得到靶向受体的“迷向剂”
图3: 给药前大豆疫霉游动孢子对genistein的趋化现象
图4: 给药后大豆疫霉游动孢子趋化现象减弱
图5: 正常大豆与给药前后大豆的对比
南京农业大学窦道龙教授和尹志远副研究员为论文共同通讯作者，南京农业大学博士生嵇佩云和钟山青年研究员包亚洲（现于南京晓庄学院工作）为论文并列第一作者。南京农业大学植物保护学院沈丹宇副教授和生命科学学院钟增涛教授也参与了该研究。该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家中央高校基本科研业务费专项资金和国家中药材产业技术体系等项目的资助。
文献下载链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt0925
