小肽APP3-14通过调控植物MYC2介导的嗅觉防御破坏病原菌-昆虫互惠关系

为解决柑橘黄龙病（HLB）病原菌Candidatus Liberibacter asiaticus（CLas）与 psyllid 昆虫媒介的互惠传播问题，研究人员开展SDE5效应蛋白调控植物MYC2介导的嗅觉防御机制研究。发现SDE5作为溶菌酶抑制剂，通过PUB10/PUB21介导的泛素化降解MYC2并抑制其二聚化，减少萜烯挥发物释放，吸引psyllid；而抗菌肽APP3-14可稳定MYC2、恢复萜烯合成，驱避昆虫。该研究为阻断病原-媒介互惠关系提供了新策略。

　　

柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB）是全球柑橘产业面临的毁灭性病害，主要由革兰氏阴性细菌Candidatus Liberibacter asiaticus（CLas）引起，并通过亚洲柑橘木虱（Diaphorina citri）传播。病原菌与昆虫媒介之间形成了一种复杂的互惠关系：CLas感染后的柑橘植株会释放特殊的挥发性有机物（VOCs），吸引更多木虱取食和传播病原，但这一过程的分子机制长期以来未被阐明。

为解决这一难题，中国科学院微生物研究所的赵平芝、孙艳伟、陈晓月等研究人员在《Plant Communications》发表了最新研究成果。他们发现CLas分泌的效应蛋白SDE5能够抑制植物茉莉酸（JA）信号通路中的关键转录因子MYC2，进而抑制萜烯类挥发物的合成，使植株更易吸引木虱。更重要的是，他们从人体微生物组中筛选出一种抗蛋白酶解肽APP_3-14，可逆转SDE5的作用，稳定MYC2蛋白，恢复抗虫挥发物的释放，从而显著降低木虱的吸引力。

本研究主要采用了以下关键技术方法：基于合成烟草脆裂病毒（sTRV）的瞬时基因表达与沉默系统、GC-MS挥发性成分分析、酵母双杂交与免疫共沉淀验证蛋白互作、体外泛素化实验、荧光素酶报告基因检测转录活性、电泳迁移率变动分析（EMSA）以及昆虫行为学实验（Y型管嗅觉测定与双选择 assay）。田间样本来自海南十年生柚树健康与CLas感染植株。

主要研究结果

HLB病原感染通过抑制嗅觉防御增强对木虱的吸引力

通过Y型管行为实验发现，CLas感染的柚树显著更吸引木虱。GC-MS分析显示，感染植株中多种单萜和倍半萜（如β-石竹烯、(E)-β-法尼烯）挥发物含量下降。萜烯合成酶基因TPS21家族多个成员（如TPS21-7）的表达在感染组中明显下调。体外酶活实验证实TPS21-7主要催化生成β-石竹烯。施用这两种萜烯标准品可显著驱避木虱，说明其是关键的抗虫挥发物。

SDE5提升柑橘对木虱的吸引能力并抑制萜烯合成

在CLas的86个预测效应蛋白中，SDE5是唯一一个过表达后显著增加木虱吸引力的蛋白。稳定转基因柑橘中SDE5的表达导致TPS21-7转录水平下降，β-石竹烯等挥发物减少，同时木虱存活率上升，防御基因（VSP1、PAD3等）表达抑制。

SDE5作为溶菌酶抑制剂促进病原感染与木虱吸引

序列分析显示SDE5含MliC（膜结合溶菌酶抑制域）保守域，与结核分枝杆菌LprI等溶菌酶抑制剂同源。体外荧光法验证SDE5可抑制溶菌酶活性，且其Ser68位点是关键活性残基（突变体S68A失去抑制能力）。该活性是SDE5调控TPS表达与吸引木虱所必需的。

MYC2正向调控柑橘对木虱的防御

MYC2沉默植株更吸引木虱，而过表达MYC2则驱避木虱。MYC2直接结合TPS21-7启动子中的G-box样元件激活其转录。在MYC2沉默植株中，TPS21家族基因表达和萜烯挥发物合成均下降。

SDE5通过促进MYC2泛素化与抑制二聚化削弱其转录活性

SDE5与MYC2互作，并招募E3泛素连接酶PUB10和PUB21，促进MYC2的泛素化降解。此外，SDE5破坏MYC2蛋白的二聚化，从而抑制其与DNA结合和转录激活能力。

APP3-14肽通过促进MYC2调控的萜烯防御减少木虱吸引

抗菌肽APP3-14处理可恢复CLas感染植株中的MYC2蛋白水平，提升萜烯挥发物含量，从而减少木虱吸引。APP3-14还能抑制SDE5的溶菌酶抑制活性，进一步削弱其功能。

结论与意义

该研究揭示了CLas效应蛋白SDE5双重调控机制：一方面作为溶菌酶抑制剂保护细菌生存；另一方面通过破坏MYC2稳定性与功能，抑制植物抗虫挥发物合成，从而促进木虱吸引与病原传播。研究人员创新性地利用人体来源的抗菌肽APP3-14，成功逆转这一过程，恢复植物的抗虫防御能力。

该研究不仅深入解析了病原菌-昆虫媒介-植物三者互作的分子机制，还为田间控制黄龙病提供了新策略：通过施用APP3-14或类似化合物，可同时抑制病原菌增殖和媒介昆虫传播，从而阻断病害流行。这一“一石二鸟”的策略对于其他由昆虫传播的植物病害防治也具有重要借鉴意义。