出品：科普中國

作者：高凱星，孫艷偉（中國科學院微生物研究所）

監制：中國科普博覽

橘香滿園的季節，您是否曾注意到超市里柑橘價格正悄然上漲？這背后是一場席卷全球的柑橘危機——被稱為“柑橘癌癥”的黃龍病正在摧毀我們的果園。

緊承上篇，接下來讓我們繼續深入探秘，看科學家如何揪出“柑橘之癌”的源頭，利用現代科技一舉打贏這場“柑橘保衛戰”！

甜蜜產業的隱形殺手：從《橘頌》到“紅鼻果”之殤

“后皇嘉樹，橘徠服兮。”兩千年前屈原筆下的《橘頌》，讓柑橘成為中華文化的精神象征之一。如今，中國柑橘年產量近5000萬噸，約占全球總產量28%，廣西砂糖橘、贛南臍橙、眉山愛媛橙等品牌享譽世界。

然而，一場無聲的瘟疫正在瓦解這份甜蜜。

感染黃龍病的柑橘果實

（圖片來源：葉健）

1919年，廣東潮汕地區首次發現柑橘黃龍病（Huanglongbing, HLB），感染植株的葉片呈現“黃龍盤踞”般的斑駁癥狀、果實畸形呈“紅鼻果”，整株植物失去生命力呈系統性衰退。這種由韌皮部專性寄生的韌皮桿菌（Candidatus Liberibacter asiaticus, CLas）引發的病害，通過不足3毫米的昆蟲——柑橘木虱傳播，如同植物“瘟疫”般摧毀果樹防御系統。

柑橘黃龍病的傳播媒介—柑橘木虱

（圖片來源：veer 圖庫）

更致命的是，迄今為止病原菌無法體外培養，導致黃龍病菌致病和宿主抗病機制的深入研究嚴重受阻，尚無有效的靶向治療藥物。這場危機已演變為全球農業的“灰犀牛”。美國佛羅里達州十年間柑橘產量腰斬，巴西圣保羅州大量果園廢棄，我國廣西、江西等主產區年經濟損失超數億元。阻止黃龍病全球蔓延迫在眉睫。

重大進展：我國科學家破譯柑橘抗病密碼

2025年4月11日，中國科學院微生物研究所農業微生物組學與生物技術研究室葉健團隊歷時八年，終于在柑橘抗黃龍病機制和治療策略上取得重大突破，研究成果榮登《Science》雜志封面。

這項研究首次發現柑橘黃龍病菌成功侵染的植物“叛徒”PUB21與“免疫指揮官”MYC2蛋白組成的遺傳調控回路。研究團隊利用人工智能（AI）賦能的高效藥物設計和篩選平臺，獲得保護MYC2蛋白的小分子“防火墻”——APP3-14。大田實驗表明，APP3-14可顯著抑制病原菌增殖，減少黃龍病病癥，單季病害防控效果高達80%。

相關成果登上2025年4月11日《Science》雜志封面

（圖片來源：《Science》雜志）

破解之道：糾出“罪魁禍首”，筑起“分子盾牌”

面對這一世紀難題，研究團隊選擇“師法自然”——在柑橘植物的耐病“近親”（道縣野橘和澳指橙）中尋找抗病線索，系統分析和比較了柑橘耐病“近親”和“遠親”（如咖喱、花椒等植物）的遺傳信息，鎖定到一個關鍵蛋白PUB21，它在易感黃龍病的柑橘品種中扮演著**“叛徒”角色——相較于抗病物種，它在甜橙中的表達量高達50倍以上。**

“叛徒”PUB21會錯誤地將免疫指揮官MYC2蛋白送入蛋白酶體“粉碎機”，導致茉莉酸激素抗病防御通路的“癱瘓”。而在柑橘的“遠親”（如咖喱、花椒等植物）體內，則存在天然的抗病“盾牌”——PUB21DN，它的關鍵酶活位點第39位氨基酸與“叛徒”PUB21不同，但卻能保護免疫指揮官MYC2免于被攻擊。

**“盾牌”PUB21DN的存在，會限制“叛徒”PUB21對抗病武器的破壞行為，賦予柑橘對黃龍病的抗性。**當在植物中過量表達PUB21時，病原菌量和植物的感病癥狀會愈加嚴重；而過量表達PUB21DN時，柑橘對黃龍病的抗性大大增加。

過量表達“叛徒”PUB21和“盾牌”PUB21DN的柑橘植物感染黃龍病癥狀

（圖片來源：葉健）

**到底是什么原因導致PUB21在易感和抗性品種中的表達差異呢？**團隊進一步研究發現，易感品種中PUB21啟動子存在一段helitron轉座子的天然插入，如同“流氓軟件”般地多植入了5個MYC2的結合位點，榨干僅存的MYC2蛋白的最后一絲價值，從而進一步激活了PUB21基因的表達，形成MYC2-PUB21的負反饋調節回路。狡猾的病原菌利用這一點，在感染過程中分泌SDE5這一效應蛋白充當“分子膠水”，增強了PUB21與MYC2的結合，從而加速柑橘免疫系統的瓦解。

感染黃龍病的柑橘葉

（圖片來源：葉健）

AI智造“綠色農藥”：從實驗室到果園的科技長征

受上述天然抗性機制的啟發，團隊構建了“抗病靶標挖掘-分子機制解析-智能藥物篩選”的全鏈條研發體系。他們開發出全球首個靶向穩定MYC2的藥物篩選平臺，借助人工智能技術，在數百萬分子的大數據庫中高效篩選出多條候選的雙功能肽保護劑，其中“微型特工”APP3-14表現尤為突出。

溫室和田間多次試驗表明，APP3-14等雙功能肽具有保護“免疫指揮官”MYC2和直接殺滅“敵人”黃龍病菌的功效。更精妙的是，APP3-14只有在“分子膠水”SDE5存在的情況下才會重拳出擊，精準高效靶向黃龍病菌，減輕危害，讓柑橘病梢重現盎然的綠意。

田間試驗中經APP3-14處理4個月后的感病柑橘樹整體和局部癥狀。

（圖片來源：葉健）

圍繞藥物靶標研究、多肽藥物篩選平臺建立、抗病育種分子靶標及黃龍病菌快速檢測技術的開發，這項突破性的研究已申請6項國家發明專利、3項PCT國際專利。其建立的“靶向蛋白穩定性”的防控策略為難培養病原引起的病害防治提供了新的研究范式。

（圖片來源：veer圖庫）

正如屈原在詩中寫道，“綠葉素華，紛其可喜”。如今，葉健團隊正在加速推進該研究成果落地并引入柑橘種植業，力爭早日讓枯黃的枝條抽發新綠，病畸的果實重返金黃。

參考文獻：

[1] Reinking, O.A. Diseases of economic plants in southern China. Philippines Agric. 8, 109-135 (1919).

[2] Zhao P., et al. Targeted MYC2 stabilization confers citrus Huanglongbing resistance. Science 388, 191-198 (2025).

[3] Bassanezi, R.B., Lopes, S.A., de Miranda, M.P. et al. Overview of citrus huanglongbing spread and management strategies in Brazil. Trop. plant pathol. 45, 251-264 (2020).

[4] USDA: Citrus production forecast.

https://www.nass.usda.gov/Statistics_by_State/Florida/Publications/Citrus/Citrus_Forecast/2024-25/cit1024.pdf. (2024)

來源: 中國科普博覽

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