鎖住“叛徒蛋白”?攻克“柑橘癌癥”

　　柑橘是世界第一大水果，我國柑橘栽培面積和產量均居世界首位。然而，黃龍病卻如同一顆毒瘤，威脅著全球柑橘產業發展。

　　近日，中國科學院微生物所和西南大學的科學家找到了柑橘黃龍病的抗性基因，“柑橘癌癥”有了破解方法。相關研究以封面論文的形式發表在《科學》上。

　　柑橘黃龍病肆虐全球

　　在柑橘園中，一棵柑橘樹上爬滿了攜帶有黃龍病菌的木虱。原本翠綠的葉片此時卻泛著病態的黃色，毫無生機。樹上結出的果實小而丑，蒂部呈深紅色，其余部分呈青綠色。

　　導致柑橘樹呈現這般病態模樣的，正是讓果農聞之色變的黃龍病。這種病害猶如附骨之疽，一旦染上，就如同癌癥般難以根治，果農們往往只能忍痛將一大片柑橘果樹齊根砍掉，以防止病害進一步擴散。

　　“柑橘黃龍病的病原體是一種名為韌皮部桿菌的細菌。它就像一個狡猾的入侵者，專挑柑橘的‘血管’，即韌皮部寄生，導致植株根系腐爛、葉片黃化，最終枯死。”在西南大學柑桔研究所，研究員王雪峰一邊向科技日報記者展示柑橘樹感染黃龍病的圖片，一邊介紹，這種細菌在實驗室培養皿中無法存活，導致研究極為困難。

　　然而，黃龍病的可怕之處遠不止于此。病菌感染后潛伏期長，初期癥狀十分隱蔽，讓人難以察覺。一旦果樹開始顯癥，出現葉片黃化、果實畸形等癥狀時，往往已經病入膏肓，無藥可救。

　　據介紹，全球商業化栽培的柑橘品種幾乎都對黃龍病敏感，而且至今還沒有能夠有效根治該病的藥劑。一旦黃龍病暴發，輕則會導致柑橘減產，重則整個果園都會毀于一旦。

　　目前，黃龍病已在我國11個省（區、市）的柑橘產區發生，并且近年來呈加重趨勢，嚴重威脅我國柑橘產業高質量發展。

　　我國科學家自20世紀70年代開始嘗試應用抗生素來治療黃龍病，但由于難以根除病害，而且帶病植株還存在木虱傳播流行風險，因此這種方法沒有得到持續推廣。當前，果農主要依賴“三板斧”防控黃龍病，即種無病苗、噴藥殺滅傳播病菌的木虱、砍病樹。然而，現實操作中卻困難重重。無病苗木供應不足，無法滿足廣大果農的需求；木虱防控需區域內果農協同合作；砍樹更是常常因為果農的抵觸情緒而難以執行。柑橘黃龍病的防控之路，依然任重道遠。

　　阻止易感蛋白搞破壞

　　“我們一直在努力探尋黃龍病防治的可行之道。”王雪峰說，在西南大學研究員周常勇牽頭的兩期黃龍病研究與防控相關國家重點研發計劃支持下，西南大學與中國科學院微生物所的聯合團隊，歷經8年研究，終于揭開了柑橘抗黃龍病的關鍵機制。

　　通過深度挖掘我國柑橘屬及蕓香科遠緣種質資源，團隊首次發現植物茉莉素信號通路中的核心轉錄因子MYC2，以及與其相互作用的E3泛素連接酶PUB21，共同構成了抗病調控的樞紐。

　　王雪峰表示他們發現了柑橘體內存在的一對“生死冤家”：一方是抗病蛋白MYC2，它宛如植物免疫系統的忠誠衛士，時刻守護著柑橘的健康；另一方則是易感蛋白PUB21，它如同在暗中搞破壞的叛徒，伺機而動。

　　在普通柑橘體內，PUB21會持續不斷地降解MYC2，使得植株逐漸喪失抵抗力，只能任由黃龍病菌肆虐。然而，在那些具有抗病特性的柑橘“遠親”，如花椒、九里香體內，PUB21卻發生了基因突變，科學家將突變后的PUB21命名為PUB21DN。PUB21DN不再對MYC2構成威脅，反而能夠保護MYC2，從而構筑起一道強大的免疫防線。

　　基于這一重要發現，研究團隊進一步借助人工智能技術，從海量的數據中篩選出一種特殊的小肽，即微型蛋白質。這種小肽就像是一把精準的鎖，能夠緊緊“鎖住”PUB21，有效阻止其對MYC2的破壞，進而激活柑橘自身的免疫系統，讓柑橘獲得抵御黃龍病的能力。

　　可用于治療更多作物“癌癥”

　　此次研究在全球范圍內首次明確了黃龍病抗性基因的分子機制，并開發出靶向治療手段。此前，盡管科學界已經發現部分野生柑橘具有一定的抗病性，但由于對其內在機制知之甚少，難以將發現轉化為切實可行的實用技術。此次研究不僅為抗病品種培育指明了方向，更首次實現了柑橘黃龍病從“被動防控”到“主動治療”的跨越。

　　這次研究的突破也得益于雙方的合作。西南大學柑桔研究所深耕黃龍病研究與防控數十年，積累了大量田間數據和組學數據，為研究提供了堅實的基礎；中國科學院微生物所擅長解析病原與宿主的分子互作。雙方合作中，病理學家鎖定抗病種質資源，分子生物學家破解基因密碼，計算機專家設計智能藥物，各方優勢互補，形成了“實驗室—果園—產業”的全鏈條創新。

　　為了驗證這一成果的實際效果，研究團隊在廣西、江西等地開展了田間試驗。結果顯示，噴灑含有特殊小肽的藥劑后，柑橘樹上的黃龍病菌定殖量顯著降低，原本病懨懨的柑橘樹也逐漸恢復了生機。

　　中國科學院微生物研究所研究員葉健介紹，目前，治療小肽仍需3至5年的優化時間才能大規模推廣，但其潛力已引發廣泛關注。這項技術不僅能挽救染病果樹，還可通過改良苗木基因，培育先天抗病的新品種。團隊估算，治療小肽大規模推廣后，我國每年可減少因黃龍病導致的損失超50億元。

　　王雪峰表示，在全球范圍內，由難以培養的細菌引發的植物病害超過300種，例如葡萄皮爾斯病、椰子致死黃化病等，這些病害至今都沒有有效的治療方法。而此次研究發現的“穩定抗病蛋白+靶向小肽”策略，為這類棘手植物病害的防治提供了全新的解決思路。未來，研究團隊將繼續深入探索，為更多作物找到“癌癥”破解之道，為保障全球農業的可持續發展貢獻力量。