《Horticultural Plant Journal》：Candidatus Liberibacter asiaticus (
CLas)-mediated volatile emissions and salicylic acid-jasmonic acid antagonism alter Asian citrus psyllid behavior in navel orange
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为解决亚洲柑橘木虱（ACP）传播黄龙病（HLB）导致的柑橘产业重大损失，研究团队以纽荷尔脐橙为对象，通过对比带菌木虱（ACP+）与不带菌木虱（ACP-）取食后的宿主植物响应差异，解析了挥发物、代谢物及转录组变化，揭示了病原菌通过改变挥发物吸引健康木虱、驱动自身传播的新机制，并为深入理解柑橘-病原菌-媒介昆虫互作提供了新视角。
柑橘，这种为全世界无数餐桌增添酸甜风味的水果，正面临着一种毁灭性疾病的威胁——黄龙病（Huanglongbing, HLB）。这种病害被称为柑橘产业的“癌症”，会导致果树黄化、果小、味苦，最终整片果园枯萎死亡，给果农带来巨大的经济损失。引发黄龙病的罪魁祸首，是主要存在于植物韧皮部内的细菌Candidatus Liberibacter asiaticus（简称CLas）。而这种细菌的“出租车司机”，是一种名为亚洲柑橘木虱（Diaphorina citri, 简称ACP）的小昆虫。木虱在患病果树上取食时会吸入CLas细菌，之后再飞到健康果树上取食，便将病原菌传播开来，导致病害蔓延。为了从源头上控制病害，科学家们一直在努力探索植物、病原菌和媒介昆虫三者之间复杂的相互作用。特别是，病原菌CLas的感染是否会反过来“操纵”柑橘树的生理状态，通过改变其释放的化学信号（例如挥发性有机化合物VOCs），来影响木虱的行为，进而巧妙地促进自身的传播？这正是本研究试图解答的核心科学问题。研究团队选择纽荷尔脐橙作为模式系统，通过对比被携带CLas的木虱（ACP+）和不携带CLas的木虱（ACP-）取食后，柑橘叶片在代谢物、基因表达和挥发性信号物质等方面的早期响应差异，深入剖析了病原菌如何巧妙地介入植物与媒介昆虫的“对话”，为CLas的传播“开绿灯”。这项研究近期发表在学术期刊《Horticultural Plant Journal》上。
为了开展此项研究，研究人员主要运用了多组学联合分析及行为学实验技术。研究对象为来自江西赣州的纽荷尔脐橙健康嫁接苗，以及来自国家脐橙工程技术研究中心的携带CLas（ACP+）与不携带CLas（ACP-）的亚洲柑橘木虱种群。核心实验方法包括：1. 动态顶空气体色谱-质谱联用技术（Dynamic headspace GC-MS），用于捕获和分析柑橘叶片在不同处理下释放的挥发性有机化合物。2. 超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF-MS），用于对叶片进行非靶向代谢组学分析，鉴定差异代谢物。3. RNA测序（RNA-seq），结合实时荧光定量PCR（RT-qPCR），从转录组水平解析植物的基因表达变化。4. Y型嗅觉仪行为实验，用于测定ACP-和ACP+对不同剂量标准挥发性化合物的趋性反应，验证代谢物变化的行为学意义。
CLas与ACP取食协同改变了纽荷尔脐橙叶片的挥发物排放
研究人员发现，与对照和仅被ACP-取食相比，被ACP+取食24小时后，柑橘叶片释放的挥发物种类和总量显著增加，特别是3-蒈烯、芳樟醇、水杨酸甲酯和香茅醇的含量升高。这些化合物的变化与香叶醇降解途径的关键基因CsDXS3、CsADH和CsADH3的表达上调有关。热图分析清晰地展示了挥发物在不同处理组间的丰度差异。
挥发物变化对ACP-和ACP+的嗅觉行为产生差异性影响
行为学实验揭示了一个关键现象：在ACP+取食诱导下增加的3-蒈烯、芳樟醇和香茅醇，对健康的、不带菌的ACP-表现出吸引作用，而对已经带菌的ACP+则表现出驱避或吸引作用减弱的趋势。相反，橙花醇乙酸酯对ACP+表现出吸引作用。这表明，CLas通过改变宿主植物的挥发物“气味”，能够吸引更多健康的木虱前来取食，同时“劝退”或不再那么吸引已经带菌的木虱，从而巧妙地促进病原菌向新宿主传播。行为选择系数的图表直观地展示了这种差异。
ACP-和ACP+取食胁迫诱导了纽荷尔脐橙代谢物的显著变化
代谢组学分析共鉴定出大量代谢物，主要包括黄酮类、有机酸、氨基酸和糖类。ACP+取食显著降低了多种黄酮类化合物（如香叶木素-5-甲基醚、蜜橘黄酮等）以及茉莉酸（JA）和茉莉酸甲酯（MeJA）的含量。KEGG通路富集分析显示，α-亚麻酸代谢（茉莉酸合成途径）等通路受到显著影响。代谢物丰度的热图进一步展示了不同处理组间的代谢轮廓差异。多变量统计分析（PCA, PLS-DA, OPLS-DA）成功地将不同处理组的样本区分开，表明ACP+胁迫诱导了更为显著的代谢变化。
RNA-seq揭示了CLas抑制了脐橙对ACP取食的转录响应
转录组分析显示，与ACP-取食相比，ACP+取食诱导的差异表达基因（DEGs）数量更少，且随着取食时间延长（从24小时到72小时），DEGs数量减少。这表明CLas的存在可能抑制了植物对取食胁迫的部分防御性转录响应。其中，与植物防御相关的WRKY、MYB等转录因子家族成员表达发生了变化。Venn图展示了不同比较组间的独特及共享DEGs数量。KEGG富集分析表明，苯丙烷类生物合成（主要涉及黄酮类代谢）是受取食胁迫影响最显著的通路之一。
SA/JA信号通路在应答ACP-和ACP+取食胁迫中表现出显著的拮抗作用
基因表达验证表明，水杨酸（SA）信号通路被显著激活。CsICS、CsSAMT等SA合成与代谢相关基因表达上调，导致水杨酸甲酯（MeSA）积累增加。同时，SA信号传导的核心调控因子CsNPR1、CsNPR2、CsNPR5及病程相关蛋白基因CsPR1、CsPR4A等的表达也随之上调。然而，与茉莉酸（JA）合成相关的α-亚麻酸代谢通路则受到抑制。CsAOS、CsAOC、CsJAR1和CsJAZ等基因表达下调，对应地，12-氧代植物二烯酸、JA和MeJA等化合物的含量显著下降。这一系列变化清晰地表明了SA和JA信号通路在柑橘响应木虱取食时存在拮抗作用，SA通路的激活伴随着JA通路的抑制。相关代谢物与基因表达变化的整合图示直观地呈现了这一拮抗关系。
综合以上研究结果，本文得出了几个关键结论。首先，CLas的感染显著改变了柑橘对媒介昆虫取食的早期反应。与仅被健康木虱取食相比，被带菌木虱取食的柑橘释放出更多、更特异的挥发物。其次，这些被改变的挥发物（如3-蒈烯、芳樟醇、香茅醇）能吸引健康的木虱（ACP-），同时对已带菌的木虱（ACP+）吸引力减弱甚至产生驱避，这种差异化的行为调控很可能是一种“欺骗性宿主表型”，旨在吸引新的媒介来传播病原菌，从而促进了CLas在田间的扩散。第三，在信号传导层面，CLas介导的木虱取食强烈激活了柑橘的SA信号通路及其下游的系统获得性抗性（SAR）相关基因，但同时抑制了JA信号通路，形成了典型的SA-JA拮抗，这可能会改变植物整体的防御状态，使其更易受到特定类型胁迫的影响。此外，CLas的存在还下调了柑橘对木虱取食的转录响应强度，表明病原菌具有抑制或干扰宿主防御反应的能力。
这项研究的重要意义在于，它从代谢物、挥发物信号和基因转录多个层面，系统揭示了CLas如何“操纵”宿主植物与媒介昆虫的互作，为理解黄龙病这种由媒介传播的韧皮部细菌病的流行机制提供了全新的视角。研究结果支持了“欺骗性宿主表型”假说在柑橘-木虱-黄龙病菌体系中的适用性。这些发现不仅增进了对复杂的三营养级互作（植物-病原-媒介）的基础认知，也为开发基于干扰昆虫行为的绿色防控策略（例如利用特异性挥发物作为引诱剂或驱避剂）提供了潜在的理论依据和靶点，对可持续治理柑橘黄龙病具有重要的科学价值。
