中科院破解柑橘黄龙病重要科学难题，AI助力果树重获新生

摘要：2025年4月11日，中国科学院微生物研究所叶健研究员团队历时八年，终于在柑橘抗黄龙病机制和治疗策略上取得重要突破，以题为Targeted MYC2 stabilization confers citrus Huanglongbing resistance的研

2025年4月11日，中国科学院微生物研究所叶健研究员团队历时八年，终于在柑橘抗黄龙病机制和治疗策略上取得重要突破，以题为Targeted MYC2 stabilization confers citrus Huanglongbing resistance的研究文章荣登Science杂志封面。这项研究首次发现柑橘黄龙病成功侵染的植物“叛徒”PUB21与“免疫指挥官”MYC2蛋白组成的遗传调控回路。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。大田验证显示，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%。

图1 2025年4月11日 Science杂志封面

面对这场世纪难题，团队选择"师法自然"——在柑橘植物的近亲中寻找抗病线索。

研究团队系统分析和比较了柑橘近亲和远亲的遗传信息，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，表达量相较抗病品种高达50倍以上。PUB21基因编码E3泛素连接酶，它错误地标记免疫指挥官MYC2蛋白，将其送入蛋白酶体"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、花椒等植物体内存在天然的抗病“盾牌”——PUB21DN，它与“叛徒”PUB21仅有第39位氨基酸的不同，但却保护免疫指挥官MYC2免于被攻击。

PUB21DN的存在，如同给“叛徒”PUB21戴上了电子镣铐，限制其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（图2）。

图2 E3 泛素连接酶 PUB21 及其显性负效应的同源体PUB21DN 对 HLB 抗性的调控。

（A）芸香科物种及其他物种的系统发育树。（B）柑橘属植物U-box基因家族（PUBs）响应黄龙病菌（CLas）感染的转录组分析。（C）过表达“叛徒”PUB21或PUB21DN的转基因甜橙感染黄龙病的表型。（D）PUB21及PUB21DN的关键差异序列。（E）PUB21DN丧失E3泛素连接酶活性。

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？团队进一步的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——进一步激活PUB21基因的表达，形成MYC2-PUB21的负反馈调节回路（图3）。狡猾的病原菌利用这一点，在感染过程中会分泌SDE5这一效应蛋白充当"分子胶水"，增强PUB21与MYC2的结合，加速柑橘免疫系统的瓦解。