新发现加速了科学家寻找改良柑橘抗病性的对策

杂交柑橘树能耐受柑橘绿化病（又称黄龙病）是一回事，如果它还能结出类似橘子的果实又是另一回事--尤其是当果汁可以作为美味的早餐饮料时。现在，由于美国农业研究局（ARS）和佛罗里达大学食品与农业科学研究所（UF/IFAS）的一组科学家在化学和基因方面的探索，破解柑橘特性的"圣杯"可能离我们更近了。

2005 年，佛罗里达州迈阿密-戴德县首次发现黄龙病（HLB）。此后，黄龙病在佛罗里达州蔓延开来，威胁着当地的柑橘产业，该产业为佛罗里达州的经济贡献了近 70 亿美元，雇佣了 32000 多名员工。该疾病还对美国其他柑橘种植区构成威胁，包括加利福尼亚州、路易斯安那州和得克萨斯州。

在佛罗里达州，瓦伦西亚、哈姆林和中甜等甜橙是用来制作橙汁的主要品种。然而，甜橙（柑橘）极易感染 HLB，HLB 由亚洲柑橘木虱细菌（Candidatus Liberibacter asiaticus）引起，由称为亚洲柑橘木虱的昆虫传播。这种病会导致柑橘树失去产量，果实质量下降。例如，在甜橙中，病树的果实往往会保持绿色，并产生味道苦涩的果汁，这降低了它们的销售能力，但不会对消费者造成危害。受感染的果树目前无法治愈。

研究工作和历史背景

科学家们正在多方面研究对策，希望能为阳光之州带来一线希望--该州的柑橘产量从占美国非柑橘类水果产量的近 80% 降至不足 42%。20 世纪 60 年代，美国农业研究署的努力间接扎下了根，当时该机构的科学家利用一种名为 Poncirus trifoliata（耐寒的三叶橙）的亲缘植物培育出了柑橘杂交种，以增强柑橘树的耐寒性。四十多年后，HLB 开始流行，这揭示了另一个问题：杂交种似乎也能耐受新病害，这促使农业研究局和 UF/IFAS 开展深入研究，以了解原因以及这与果实质量的关系。

美国农业部和佛罗里达大学科学家的一项基因发现可以加快寻找能够耐受柑橘绿化病的杂交柑橘树，并结出适合制作果汁的橙子状果实。资料来源：美国农业部 David Bartels

最初的实地测试和风味评估显示，一些从椪柑中提取的杂交品种--美国圣龙（US Sundragon）是个明显的例外--生产出的果汁往往带有令人不快的异味，但香气却与甜橙相似。因此，科学家们重新评估了他们的方法。他们决定，除了利用果汁异味化合物的分析数据外，还需要更好地掌握赋予橙汁独特风味的单个化学物质。他们就是这样做的，总共确定了 26 种风味化合物和 7 种被称为酯的化学物质，它们被认为对橙汁所需的风味特征至关重要。

风味特征分析和基因筛选的进展

这一进展反过来又使研究小组能够准确定位酯类的主基因 CsAAT1，并为其制作所谓的DNA标记--这种工具可用于快速检查发芽种子中理想性状的遗传存在，而不是观察其在 10 年或 15 年成熟植株中的物理表达。

位于佛罗里达州皮尔斯堡的美国农科院柑橘和其他亚热带产品研究室的植物生理学家 Anne Plotto 和 Jinhe Bai 解释说："育种者可以利用这一 DNA 标记在早期阶段筛选出所需风味的幼苗。通过将这一基因加入到三叶椪柑和柑橘的耐 HLB 杂交种的基因构成中，或加入到许多其他可能的具有相同目的的杂交种中，育种者可以确保这些新杂交种不仅具有耐 HLB 的能力，而且还能保持甜橙特有的风味。"

2024 年 2 月 28 日，《科学进展》（Science Advances）杂志发表了对该团队研究方法的完整描述。

主要研究人员 Plotto 和 Bai 与来自美国农业研究局位于佛罗里达州皮尔斯堡的美国园艺研究实验室、位于夏威夷希洛的 Daniel K. Inouye 美国太平洋盆地农业研究中心、位于佛罗里达州阿尔弗雷德湖的 UF/IFAS 柑橘研究与教育中心以及位于佛罗里达州巴尔姆的海湾研究与教育中心的其他 11 位合作者共同撰写了这篇论文。

研究人员提醒说，即使使用了机器学习等高科技工具，首批具有抗 HLB 能力的类橙杂交种的商业化发布还需要几年的测试和改进。

尽管如此，"这项研究是柑橘育种领域的重要一步，它将传统技术与现代遗传工具相结合，"Plotto 和 Bai 说。"这种方法还可以作为其他作物改良计划的典范。"

编译来源：ScitechDaily