出品：科普中国

作者：高凯星，孙艳伟（中国科学院微生物研究所）

监制：中国科普博览

橘香满园的季节，您是否曾注意到超市里柑橘价格正悄然上涨？这背后是一场席卷全球的柑橘危机——被称为“柑橘癌症”的黄龙病正在摧毁我们的果园。

紧承上篇，接下来让我们继续深入探秘，看科学家如何揪出“柑橘之癌”的源头，利用现代科技一举打赢这场“柑橘保卫战”！

甜蜜产业的隐形杀手：从《橘颂》到“红鼻果”之殇

“后皇嘉树，橘徕服兮。”两千年前屈原笔下的《橘颂》，让柑橘成为中华文化的精神象征之一。如今，中国柑橘年产量近5000万吨，约占全球总产量28%，广西砂糖橘、赣南脐橙、眉山爱媛橙等品牌享誉世界。

然而，一场无声的瘟疫正在瓦解这份甜蜜。

感染黄龙病的柑橘果实

（图片来源：叶健）

1919年，广东潮汕地区首次发现柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB），感染植株的叶片呈现“黄龙盘踞”般的斑驳症状、果实畸形呈“红鼻果”，整株植物失去生命力呈系统性衰退。这种由韧皮部专性寄生的韧皮杆菌（Candidatus Liberibacter asiaticus, CLas）引发的病害，通过不足3毫米的昆虫——柑橘木虱传播，如同植物“瘟疫”般摧毁果树防御系统。

柑橘黄龙病的传播媒介—柑橘木虱

（图片来源：veer 图库）

更致命的是，迄今为止病原菌无法体外培养，导致黄龙病菌致病和宿主抗病机制的深入研究严重受阻，尚无有效的靶向治疗药物。这场危机已演变为全球农业的“灰犀牛”。美国佛罗里达州十年间柑橘产量腰斩，巴西圣保罗州大量果园废弃，我国广西、江西等主产区年经济损失超数亿元。阻止黄龙病全球蔓延迫在眉睫。

重大进展：我国科学家破译柑橘抗病密码

2025年4月11日，中国科学院微生物研究所农业微生物组学与生物技术研究室叶健团队历时八年，终于在柑橘抗黄龙病机制和治疗策略上取得重大突破，研究成果荣登《Science》杂志封面。

这项研究首次发现柑橘黄龙病菌成功侵染的植物“叛徒”PUB21与“免疫指挥官”MYC2蛋白组成的遗传调控回路。研究团队利用人工智能（AI）赋能的高效药物设计和筛选平台，获得保护MYC2蛋白的小分子“防火墙”——APP3-14。大田实验表明，APP3-14可显著抑制病原菌增殖，减少黄龙病病症，单季病害防控效果高达80%。

相关成果登上2025年4月11日《Science》杂志封面

（图片来源：《Science》杂志）

破解之道：纠出“罪魁祸首”，筑起“分子盾牌”

面对这一世纪难题，研究团队选择“师法自然”——在柑橘植物的耐病“近亲”（道县野橘和澳指橙）中寻找抗病线索，系统分析和比较了柑橘耐病“近亲”和“远亲”（如咖喱、花椒等植物）的遗传信息，锁定到一个关键蛋白PUB21，它在易感黄龙病的柑橘品种中扮演着**“叛徒”角色——相较于抗病物种，它在甜橙中的表达量高达50倍以上。**

“叛徒”PUB21会错误地将免疫指挥官MYC2蛋白送入蛋白酶体“粉碎机”，导致茉莉酸激素抗病防御通路的“瘫痪”。而在柑橘的“远亲”（如咖喱、花椒等植物）体内，则存在天然的抗病“盾牌”——PUB21DN，它的关键酶活位点第39位氨基酸与“叛徒”PUB21不同，但却能保护免疫指挥官MYC2免于被攻击。

**“盾牌”PUB21DN的存在，会限制“叛徒”PUB21对抗病武器的破坏行为，赋予柑橘对黄龙病的抗性。**当在植物中过量表达PUB21时，病原菌量和植物的感病症状会愈加严重；而过量表达PUB21DN时，柑橘对黄龙病的抗性大大增加。

过量表达“叛徒”PUB21和“盾牌”PUB21DN的柑橘植物感染黄龙病症状

（图片来源：叶健）

**到底是什么原因导致PUB21在易感和抗性品种中的表达差异呢？**团队进一步研究发现，易感品种中PUB21启动子存在一段helitron转座子的天然插入，如同“流氓软件”般地多植入了5个MYC2的结合位点，榨干仅存的MYC2蛋白的最后一丝价值，从而进一步激活了PUB21基因的表达，形成MYC2-PUB21的负反馈调节回路。狡猾的病原菌利用这一点，在感染过程中分泌SDE5这一效应蛋白充当“分子胶水”，增强了PUB21与MYC2的结合，从而加速柑橘免疫系统的瓦解。

感染黄龙病的柑橘叶

（图片来源：叶健）

AI智造“绿色农药”：从实验室到果园的科技长征

受上述天然抗性机制的启发，团队构建了“抗病靶标挖掘-分子机制解析-智能药物筛选”的全链条研发体系。他们开发出全球首个靶向稳定MYC2的药物筛选平台，借助人工智能技术，在数百万分子的大数据库中高效筛选出多条候选的双功能肽保护剂，其中“微型特工”APP3-14表现尤为突出。

温室和田间多次试验表明，APP3-14等双功能肽具有保护“免疫指挥官”MYC2和直接杀灭“敌人”黄龙病菌的功效。更精妙的是，APP3-14只有在“分子胶水”SDE5存在的情况下才会重拳出击，精准高效靶向黄龙病菌，减轻危害，让柑橘病梢重现盎然的绿意。

田间试验中经APP3-14处理4个月后的感病柑橘树整体和局部症状。

（图片来源：叶健）

围绕药物靶标研究、多肽药物筛选平台建立、抗病育种分子靶标及黄龙病菌快速检测技术的开发，这项突破性的研究已申请6项国家发明专利、3项PCT国际专利。其建立的“靶向蛋白稳定性”的防控策略为难培养病原引起的病害防治提供了新的研究范式。

（图片来源：veer图库）

正如屈原在诗中写道，“绿叶素华，纷其可喜”。如今，叶健团队正在加速推进该研究成果落地并引入柑橘种植业，力争早日让枯黄的枝条抽发新绿，病畸的果实重返金黄。

参考文献：

[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)

来源: 中国科普博览

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