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柑橘溃疡病（由 Xanthomonas citri subsp. citri，即 Xcc 引起）严重威胁全球柑橘产业。为探究 LOB1 在抗病品种金橘中的作用机制，研究人员构建转基因金橘。结果发现，CsLOB1 促进感病但也激活免疫。该研究为培育抗溃疡病柑橘品种提供关键线索。
柑橘，作为全球广泛种植的水果，在人们的生活中占据着重要地位。然而，柑橘溃疡病却如同一个可怕的 “恶魔”，严重威胁着柑橘产业的发展。这种由 Xanthomonas citri subsp. citri（Xcc）引起的病害，能够让柑橘的叶片、果实等部位出现难看的病斑，不仅影响柑橘的外观，还会降低其产量和品质，给果农带来巨大的经济损失。
在过去的研究中，虽然发现 LATERAL ORGAN BOUNDARIES 1（LOB1）基因在感病品种柑橘溃疡病的发展中起着关键作用，但它在像金橘这样具有强大抗性的品种中究竟扮演着怎样的角色，其背后的分子机制又是什么，这些问题一直困扰着科研人员。为了揭开这些谜团，西南大学柑橘研究所 / 国家柑橘工程技术研究中心的研究人员展开了深入的研究。
研究人员通过一系列实验，最终发现 CsLOB1 在柑橘溃疡病的发展过程中起着复杂的作用。一方面，它会通过重塑细胞形态发生，促进柑橘细胞的增殖，让海绵细胞变大，从而为病原菌的生长提供更多的空间和营养，增强柑橘对溃疡病的易感性；另一方面，在具有抗性的金橘中，CsLOB1 又能激活与免疫防御相关的转录活动，激发金橘自身的免疫系统来对抗病菌。这一发现对于理解柑橘溃疡病的发病机制以及培育抗溃疡病的柑橘品种具有极其重要的意义，为柑橘产业的健康发展带来了新的希望。该研究成果发表在《Horticulture Advances》上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是转基因技术，构建 CsLOB1 过表达和 RNAi 沉默质粒，通过农杆菌介导转化金橘，获得转基因植株；其次是分子生物学检测技术，如 PCR 和 RT-qPCR，用于鉴定转基因植株和分析基因表达水平；再者是 RNA 测序（RNA-seq）技术，对转基因植株进行转录组分析，以探究基因表达变化和相关信号通路 。
下面来详细看看研究结果：
- CsLOB1 在不同品种中的表达模式：研究人员选取了‘Wanjincheng’和‘Newhall’脐橙、‘Taiwan’ ponkan、‘Jindan’金橘和 Calamondin 这几种柑橘品种，通过体外针刺实验发现，不同品种对柑橘溃疡病的抗性存在差异。进一步分析发现，LOB1 基因在这些品种中高度保守，且 Xcc 感染后，其表达在易感品种中迅速上升，与柑橘抗性呈负相关。
- 转基因金橘植株的获得：构建了 LOB1 过表达（pOLOB1）和 RNAi 沉默（pDLOB1）质粒，通过农杆菌介导转化‘Jindan’金橘，经 GUS 染色、PCR 和 qRT-PCR 鉴定，获得了过表达和沉默的转基因植株，为后续研究提供了材料。
- CsLOB1 过表达对植物形态的影响：过表达 CsLOB1 的转基因金橘表现出植株矮小、叶片变小、出现类似溃疡病的凸起等表型。显微镜观察发现，这是由于叶肉细胞过度增殖、海绵细胞增大和栅栏细胞缩短导致的，说明 CsLOB1 参与调控细胞形态发生和增殖。
- CsLOB1 过表达对柑橘溃疡病易感性的影响：以‘Jindan’金橘和‘Wanjincheng’ 橘分别作为抗病和感病对照，对转基因金橘进行抗性评估。结果显示，过表达 CsLOB1 的金橘叶片病斑更大，病情更严重，表明 CsLOB1 增强了金橘对 Xcc 的易感性，促进了水渍症状的出现。
- CsLOB1 过表达的转录组分析：对过表达 CsLOB1 的 JO38 株系和野生型金橘进行 RNA-seq 分析，发现 5848 个差异表达基因（DEGs） 。KEGG 通路富集分析表明，这些基因与植物 - 病原体相互作用、MAPK 信号通路、植物激素信号转导等多个通路相关。进一步分析发现，CsLOB1 过表达对不同通路的影响不同，如正向影响植物 - 病原体相互作用通路，负向影响 MAPK 信号通路和植物激素信号转导通路。
- CsLOB1 在金橘和甜橙中调控的基因差异：比较金橘 JO38 株系和甜橙 WO15 株系过表达 CsLOB1 后的转录组数据，发现金橘中与生物胁迫相关的 DEGs 更多，且存在大量独特的 DEGs，这些基因与植物 - 病原体相互作用、MAPK 信号通路等多个防御相关通路有关。同时，还鉴定出一些潜在的 CsLOB1 下游靶基因，如 GH3.17、EFR、MKK5 和 EDS1 等。
研究结论和讨论部分指出，CsLOB1 在柑橘溃疡病的发展中主要起促进易感性的作用，但在抗病的金橘中，它又能激活免疫相关的转录活动。这种双重作用机制对于金橘抗柑橘溃疡病的持久性可能至关重要。研究人员推测 CsLOB1 可能通过调控 GH3.17、EFR、MKK5 和 EDS1 等基因的转录来调节金橘的免疫力。这一研究成果不仅加深了人们对 CsLOB1 在柑橘溃疡病抗性调控中作用的理解，还为进一步提高柑橘对溃疡病的抗性提供了重要的理论依据和潜在的基因靶点，有望推动柑橘抗病育种工作取得新的突破，助力柑橘产业健康、可持续发展。
