近日，国家柑桔品种改良中心和资源与育种中心团队联合在国际期刊《Horticulture Research》（中科院1区Top期刊，IF2022=8.7）发表题为“An endolysin gene from Candidatus Liberibacter asiaticus confers dual resistance to Huanglongbing and citrus canker”的研究论文。

黄龙病和溃疡病是柑橘生产上最具毁灭性的细菌病害。目前，柑橘产业上尚无抗黄龙病品种，也无有效治疗药剂。杀菌蛋白具有安全无毒、广谱抗性、杀菌效率高、致敏性弱等优点，在植物抗病育种和病害防控中受到广泛关注。噬菌体是细菌的天敌，主要通过Holin-endolysin裂解系统向宿主细胞外分泌杀菌蛋白endolysin，裂解细胞壁脂多糖，从而杀死细菌。因此，endolysin也被认为是细菌的自杀基因。作为一种专一、高效的新型抗生素，Endolysin已广泛用于人类和动物临床的感染防控中，但在农业病害防控和抗病育种中鲜有报道。

研究团队从柑橘黄龙病菌基因组中获得了2个原噬菌体的endolysin基因LasLYS1、LasLYS2，离体和活体抑菌实验表明LasLYS2蛋白对几种根瘤菌细菌和柑橘溃疡病菌Xcc均有杀菌活性。通过转基因将LasLYS1、LasLYS2导入柑橘枳橙砧木中，经过29个月的黄龙病菌持续攻毒实验，转基因植株表现出了显著的黄龙病抗性，说明LasLYS1、LasLYS2具有持久抗病性，特别是LasLYS2转基因植株未出现叶片失绿、根腐烂等症状，且LasLYS2能从转基因植株中完全清除黄龙病菌。同时，高抗黄龙病的LasLYS2转基因株系表现出了高抗溃疡病。研究结果证明，LasLYS2具有黄龙病、溃疡病双重抗性。微生物群落结构和转录组测序分析指出，LasLYS1、LasLYS2促进了转基因植株根中有益菌群Burkholderiaceae 和 Rhodanobacteraceae的增殖而抑制Xanthomonadaceae 和Rhizobiaceae 菌群的生长，这种调控有利于增强植株的免疫防御反应。更为重要的是，突变体杀菌活性比较分析发现，“Lyz domain 2”结构域是 LasLYS2的关键杀菌基序。在此基础上，人工合成了4个对黄龙病和溃疡病菌有显著杀菌活性的新基因。

总之，本研究利用黄龙病菌原噬菌体基因LasLYS2创制了高抗黄龙病和溃疡病的柑橘新种质，阐明了LasLYS2杀菌活性的蛋白结构基础，为人工设计开发治疗黄龙病和溃疡病的高效杀菌蛋白类药剂，创制广谱高抗的柑橘新种质提供了新基因和新思路。

LasLYS2转基因枳橙抗黄龙病和溃疡病

西南大学/中国农业科学院柑桔研究所博士研究生许兰珍，硕士研究生莫凯琴为论文共同第一作者，邹修平研究员、赵晓春研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目(2021YFD1400800, 2022YFD1400200)、国家自然科学基金(31972393)、中央高校基本科研业务费(SWU-XDJH202308，XDJK2018B016)和现代农业（柑桔）产业技术体系（CARS-27）等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhad159