《Scientia Horticulturae》：Transcription factor CsERF060 enhances citrus susceptibility to Asian citrus psyllid by negatively regulating
CsCYP82L1 expression
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本研究针对柑橘黄龙病(HLB)防控难题，聚焦其媒介昆虫亚洲柑橘木虱(ACP)的绿色防控策略。研究人员通过系统解析转录因子CsERF060在柑橘-ACP互作中的调控机制，发现该转录抑制因子通过直接结合CsCYP82L1启动子的DRE motif，负调控防御性倍半萜DMNT的合成，从而增强柑橘对ACP的易感性。该研究为柑橘抗虫分子育种提供了新靶点，对HLB综合治理具有重要意义。
柑橘作为全球最重要的园艺作物之一，其产业发展正面临着黄龙病(Huanglongbing, HLB)的严重威胁。这种毁灭性细菌病害由亚洲柑橘木虱(Asian citrus psyllid, ACP)传播，在全球各主要柑橘产区肆虐，造成巨大的经济损失。目前，化学农药防控仍是治理ACP的主要手段，但随之而来的农药残留、抗药性、环境危害等问题日益凸显。因此，挖掘柑橘自身抗虫基因资源，培育抗ACP的柑橘新品种，成为实现柑橘产业绿色可持续发展的迫切需求。
在此背景下，广东农业科学院果树研究所的研究团队将目光投向了植物内在的防御机制。植物在长期进化过程中形成了复杂的防御体系，其中转录因子(transcription factors, TFs)作为关键的调控开关，通过启动或抑制下游防御基因的表达，在植物应对生物胁迫中扮演着核心角色。乙烯响应因子(ERF)家族是植物特有的一类转录调控因子，广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答。然而，ERF转录因子在柑橘防御ACP过程中的具体功能尚不清楚。
研究人员前期工作发现，细胞色素P450家族基因CsCYP82L1是柑橘响应ACP危害的关键基因，其编码的酶负责合成防御性倍半萜DMNT，这种挥发性物质能够有效驱避ACP。那么，究竟是哪个“开关”在调控CsCYP82L1的表达呢？为了回答这个问题，研究团队在《Scientia Horticulturae》上发表了最新研究成果，揭示了转录因子CsERF060通过负调控CsCYP82L1表达，从而增强柑橘对ACP易感性的分子机制。
为了阐明CsERF060的调控功能，研究人员综合运用了多种分子生物学和生物化学技术。他们通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析了基因表达模式；利用本氏烟瞬时表达系统进行了亚细胞定位和转录活性分析；通过酵母单杂交(Y1H)、凝胶阻滞实验(EMSA)和双荧光素酶报告基因(DLR) assay验证了蛋白质与DNA的相互作用；并利用农杆菌介导的柑橘叶片瞬时转化技术（样本为Eureka柠檬叶片）进行功能验证；最后通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测了挥发性物质DMNT的释放。
3.1. Identification and characterization of cserf060
研究首先通过酵母单杂交cDNA文库筛选，从柑橘中鉴定出一个能与CsCYP82L1启动子相互作用的转录因子，命名为CsERF060。生物信息学分析显示，CsERF060属于ERF转录因子家族第I亚组，其蛋白序列中含有典型的AP2结构域。
3.2. Expression pattern of cserf060 following ACP infestation, in response to mechanical damage, and in different tissues
表达模式分析发现，在ACP取食后48小时内，CsERF060的表达量持续下降，而与其表达趋势相反，CsCYP82L1的表达量则显著上调。这种表达上的负相关性提示CsERF060可能是CsCYP82L1的负调控因子。机械损伤处理下CsERF060的表达变化与虫害处理不同，表明其响应具有特异性。组织表达分析显示CsERF060在叶片、花和果皮中表达较高。
3.3. Subcellular location and transcriptional repression activity of cserf060
亚细胞定位实验证实CsERF060主要定位于细胞核。转录活性分析表明，CsERF060不具有转录激活活性，反而表现出转录抑制活性，说明它是一个转录抑制因子。
3.4. CsERF060 suppresses the transcription of cscyp82l1 by directly binding to its promoters
分子互作实验进一步证实了CsERF060对CsCYP82L1的直接调控关系。酵母单杂交和凝胶阻滞实验均表明，CsERF060能够直接结合到CsCYP82L1启动子上的DRE/CRT顺式作用元件(CCGAC)。双荧光素酶报告基因实验则证明，CsERF060的结合会抑制CsCYP82L1启动子的转录活性。
3.5. CsERF060 enhances the susceptibility of citrus to ACP
功能实验是验证基因功能的关键。研究人员通过农杆菌介导的瞬时转化技术，在柠檬叶片中过表达和干扰沉默CsERF060。结果显示，过表达CsERF060会抑制CsCYP82L1的表达，并增加柑橘对ACP的易感性；相反，干扰沉默CsERF060则增强CsCYP82L1的表达，提高柑橘对ACP的抗性。
3.6. Transient overexpression of cserf060 led to a reduction in DMNT emission
最终，挥发性物质检测发现，在CsERF060过表达的植株中，防御性倍半萜DMNT的释放量显著降低甚至检测不到，这从代谢物水平解释了CsERF060如何通过抑制CsCYP82L1的表达，进而削弱柑橘化学防御能力的机制。
综合以上结果，研究团队提出了一个工作模型：当ACP取食柑橘时，柑橘体内CsERF060的表达受到抑制，这解除了其对CsCYP82L1的转录抑制，使得CsCYP82L1得以正常表达并合成释放驱避性倍半萜DMNT，从而增强柑橘对ACP的抗性。反之，如果CsERF060持续高表达，则会抑制CsCYP82L1的表达和DMNT的合成，导致柑橘对ACP更加敏感。
该研究首次揭示了CsERF060-CsCYP82L1分子模块在柑橘防御ACP中的关键作用，阐明了CsERF060作为负调控因子通过直接抑制防御基因表达而影响植物抗虫性的新机制。这一发现不仅深化了对柑橘-昆虫互作分子机制的理解，更重要的是为柑橘抗虫育种提供了潜在的分子靶点。通过基因编辑等技术调控CsERF060的表达或功能，有望培育出抗ACP的柑橘新品种，为从根本上控制黄龙病的传播、保障柑橘产业健康发展开辟了新途径。未来研究可进一步探索CsERF060是否整合了茉莉酸(JA)和乙烯(ET)等防御激素信号通路，从而更全面地解析柑橘防御反应的调控网络。
