任何一个剥过柚子、橘子，挤过柠檬的人，都会对从果皮飞溅出来的苦麻味精油印象深刻。这些带着特殊香气的精油来自果皮内的油胞，柑橘油胞则是植物分泌囊的一个代表类型。华中农业大学（以下简称华中农大）果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士和张飞教授课题组在全球首次揭示了柑橘油胞发育和精油合成的分子基础，填补了人们对柑橘油胞形成和发育认知的空白。近日，相关研究成果以封面文章形式发表于《科学》。
论文评审人指出，该研究代表了柑橘功能基因组学研究的一大进步，解决了一个非常重要的生物学问题，有很强的进化研究意义。此外，油胞与防御动物、精油富集、风味形成相关，因而具有很大的农业应用价值。
柑橘油胞属于分泌囊，是橘子、橙子、黄皮、九里香等芸香科植物的特征性结构。但柑橘等重要果树生长周期长，受珠心胚干扰，很多遗传机制研究进展缓慢。
在正式开展柑橘油胞研究之前，张飞主要聚焦于植物发育生物学研究，尤其是植物器官形成和发育。枝刺是他在美国耶鲁大学做研究时就关注的。植物的枝刺由枝条变态而来，能保护植物，但对人类却是一个麻烦，不利于具有经济价值的果树的嫁接和修剪。华中农大柑橘团队教授郭文武长期从事柑橘细胞工程与遗传改良研究，创制了大量树体矮化和抗性强的柑橘多倍体材料。然而，这些多倍体柑橘大多枝刺粗长坚硬，不利于产业中的应用。
近年来，华中农大柑橘团队教授徐强破解了柑橘高质量基因组图谱，这让柑橘从其他拥有枝刺的植物中脱颖而出，成为研究植物枝刺这一基础问题的优良材料。
机会总是留给有准备的人。柑橘油胞对华中农大柑橘团队来说再熟悉不过了。上世纪80年代，广西柳州融安县发现并选育了无油胞自然变异的“滑皮金柑”。为了揭开其无油胞突变的秘密，2017年，邓秀新团队开始了无油胞突变的相关研究。
几经尝试，该团队博士研究生朱晨桥将10多年前从自然资源挖掘到的单胚短童期山金柑材料“迷你山金柑”与“滑皮金柑”杂交后发现，无油胞为单基因控制的隐性性状。邓秀新与张飞共同培养的博士研究生王红星则成功定位到无油胞突变基因所在的染色体区间。但这个区间里有54个基因，究竟是哪个基因控制油胞发育，还需继续探索。
这一次，利用柑橘枝刺“刺基有油胞结构，而刺尖没有”的重要信息，张飞课题组终于成功定位到关键候选基因CsLMI1，并在基因编辑和遗传互补实验中证实了该基因调控油胞发育的功能，破译了柑橘油胞发育的关键问题。
“柑橘为什么会有油胞这种特殊的分泌结构？”张飞告诉《中国科学报》，过去人们猜测与抗虫有关，即通过分泌具有特殊气味的精油驱赶咬噬柑橘的害虫。但从没有研究证明这一点。
要解决这个问题，就必须理论联系实际、紧贴产业。为了明确油胞具体能够抗什么虫、什么病，邓秀新团队多次联系广西融安县产区，希望当地从业者能提供准确线索。该产区除种植有油胞的“融安金柑”外，还广泛种植无油胞的“滑皮金柑”和“脆蜜金柑”。然而，“反馈上来的情况得不到明确的结论”。张飞课题组决定到产区开展实地调研。邓秀新则对此次调研提出了明确要求：要从不同方位调查至少3个果园。
最终，张飞课题组发现了柑橘油胞对斜纹夜蛾具有抗性，解释了油胞的生物学意义。斜纹夜蛾是一种杂食性、暴食性昆虫，对多种农作物危害极大。