近日，果树所柑橘黄龙病研究团队在国际学术期刊Horticulture Research（中科院一区，IF=8.7）在线发表了题为“Identification and characterization of two P450 enzymes from Citrus sinensisinvolved in TMTT and DMNT biosyntheses and Asian citrus psyllid defense”的研究论文。果树所为论文第一完成单位，果树所张欣欣教授和易干军研究员为论文共同通讯作者，指导的博士研究生孙雪丽为论文第一作者，胡春华研究员参与柑橘转基因工作的指导。

      柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB）是目前已知柑橘类作物最具毁灭性的细菌性病害，成为制约全球柑橘产业可持续发展的瓶颈问题之一。HLB是由亚洲柑橘木虱传播，因此此通过防治柑橘木虱进而遏制黄龙病传播和蔓延具有一箭双雕的效果，对柑橘产业可持续发展至关重要。昆虫---植物相互作用诱导的植物挥发性萜烯物质在植物防御草食性害虫攻击中发挥重要作用，利用植物挥发性萜烯物质调控食草性昆虫的行为，可以在一定程度上减少害虫的数量，在抗虫研究上具有广阔的应用前景。因此本研究旨在柑橘中鉴定能够驱避柑橘木虱的挥发性代谢物，寻找到控制这些代谢物产生的关键基因，通过功能验证探索这种策略控制HLB传播的可能性。

      本研究发现木虱取食甜橙能够诱导其释放出更多的萜烯同系物DMNT和TMTT，结合木虱取食甜橙叶片的RNA-seq数据和序列同源比对分析，鉴定到两个P450酶基因CsCYP82L1和CsCYP82L2与DMNT和TMTT的合成有关，并且两个基因的表达均受木虱取食持续诱导上调。利用酵母表达系统和稳定过表达柑橘愈伤进行的体外和体内酶活测定结果显示：CsCYP82L2在体外和体内均能将(E, E)-geranyllinalool和(E)-nerolidol催化为TMTT和DMNT；而CsCYP82L1在体外能将(E, E)-geranyllinalool和(E)-nerolidol催化为TMTT和DMNT，在体内只能将(E)-nerolidol催化为DMNT，表明二者在体外体内的催化产物有所差异。通过转基因技术获得CsCYP82L1过表达转基因柠檬，并利用其叶片进行木虱偏好性选择实验，结果表明转基因植株能够大量合成DMNT，对木虱具有一定的驱避作用（图1）。

      此外，我们还鉴定到转录因子CsERF017能够在体外和体内结合CsCYP82L1基因启动子区DRE motif并激活其表达；并且CsCYP82L1在受木虱取食的瞬时过表达CsERF017柠檬植株叶片中的表达高于其在木虱未取食的过表达植株叶片的表达（图2），由此我们认为创制稳定的过表达CsERF017转基因植株，通过增加CsCYP82L1 mRNA的积累进而调节DMNT的大量合成，将会对木虱有更好的驱避作用。综上，本研究在柑橘中鉴定到对柑橘木虱具有驱避作用的CsCYP82L1基因，解析了其催化合成萜烯同系物的能力以及对柑橘木虱行为选择的影响，为培育抗木虱柑橘品种提供了重要候选基因资源和理论基础。

      本研究得到了广东省重点研发计划（2020B0202090005）和高水平农科院建设科技创新战略专项资金（R2020PY-JG002）项目的资助。

      原文链接：‍https://doi.org/10.1093/hr/uhae037

图1 柑橘木虱对野生型和过表达CsCYP82L1柠檬叶片的偏好性选择以及柑橘木虱对DMNT和TMTT的行为反应

图2 CsERF017与CsCYP82L1启动子区的结合和直接激活CsCYP82L1的表达