柑橘黄龙病（Huanglongbing,HLB）是柑橘生产中一种极具毁灭性的系统性病害,由限制性韧皮部杆菌（Candidatus Liberibacter spp.）引起。感病柑橘出现黄梢、斑驳黄化叶和“红鼻果”等症状,产量和品质严重下降,造成较大的经济损失。由于目前尚无有效治愈手段和抗性品种,早期检测对HLB的防控具有重要意义。代谢组学是研究生物系统代谢物质的整体变化及其对内外因素应答规律的科学,也因此成为了研究植物和微生物互作的重要工具。研究者通过代谢组学方法分析了耐性和易感柑橘品种感染HLB后的代谢物差异,发现耐性品种中先天免疫系统和代谢防御机制发挥了主要作用,但对HLB发生进程中柑橘的动态响应和防御机制的研究还比较有限。本研究对象包括中国国家地理标志产品赣南脐橙和南丰蜜桔。分别以试验田人工嫁接的健康（Control）、感染HLB潜伏期（T0）、早期（T1）和晚期（T2）纽荷尔脐橙叶和果园采集的健康（CK）、感染HLB未显症（T0）和显症（T1）纽荷尔脐橙叶为实验材料,首先通过EESI-MS获得脐橙叶代谢指纹图谱,结合PCA和PLS-DA等多变量分析方法鉴别健康和不同感病阶段样品;然后基于EESI-MS、UPLC-QTOF-MS和GC-MS等代谢组学方法,分析了HLB发生进程中脐橙的代谢响应和防御反应过程;进一步结合转录组分析,研究了脐橙在响应黄龙病菌侵染过程中的转录调控过程及调控途径。此外,基于代谢组和转录组联合分析,研究了HLB对果实品质的影响,以及导致果实色素变化的色素类物质代谢调控过程。主要研究结果如下:（1）纽荷尔脐橙感染HLB后在潜伏期（T0）虽然不显示症状,但经q PCR检测含菌量为2.73×10~4个/μg DNA。本研究基于纽荷尔脐橙叶早期对病菌响应的代谢物变化,建立了可用于检测HLB的EESI-MS技术,结合PCA和PLS-DA实现了HLB的早期检测和不同感病阶段的有效区分,包括Control、T0、T1和T2。该方法预处理简单,分析速度快,便于HLB的高通量快速筛查。以VIP值＞1和P＜0.05为标准,筛选到8种潜在标记物,其中对香豆酸、奎尼酸、白藜芦醇和异牡荆素富集到苯丙烷代谢支路。苯丙烷代谢中CHI、CHS、C12R、CYP和HCT的表达水平在T0和T1时期上调,苯丙烷代谢支路在HLB发展早期激活,相关酚类物质合成并参与防御反应,而在后期表达下调,防御反应被抑制。（2）采用GC-MS对不同感病阶段的纽荷尔脐橙叶挥发性成分进行检测,共鉴定出27种挥发性化合物,包括单萜类（48.15%）、倍半萜类（18.52%）、醇类（18.52%）、醛类（7.41%）和呋喃类（7.41%）5类,其中20种为各阶段的共有组分。相比于Control组,3组样品挥发性成分的差异主要体现在挥发物相对含量的变化:T0期:3-侧柏烯、右旋-α-蒎烯、（+）-3-蒈烯、ψ-苎烯和γ-萜品烯含量增高;T1和T2期:己醛、反式-2-己醛、α-水芹烯、β-罗勒烯等含量降低,（+）-3-蒈烯、ψ-苎烯和右旋柠檬烯等含量增高。（3）为进一步分析纽荷尔脐橙对HLB的系统性防御反应,基于UPLC-QTOF-MS检测了健康（CK）、感染HLB未显症（T0）和显症（T1）纽荷尔脐橙叶的代谢变化,共鉴定出161种代谢物,包括酚酸、类黄酮、氨基酸、有机酸和香豆素等27类。PCA和PLS-DA分析表明各组样品之间存在明显差异。以VIP值＞1和P＜0.05为标准,在T0和T1组中分别筛选出16和31种差异代谢物。通路富集发现,与CK相比,T1组中精氨酸代谢途径活跃,精氨琥珀酸和精氨酸大量合成,促进下游多胺的合成;T0组中代谢响应被抑制,水杨酸含量下降,由水杨酸激活的下游防御过程被抑制。与T0相比,T1组代谢响应强烈且复杂,差异代谢物和代谢途径较多,主要为苯丙烷类代谢、黄酮类、精氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成途径。酚类物质合成相关通路参与HLB发展过程中的防御反应,精氨酸代谢和水杨酸代谢过程在T0期被抑制,在T1期代谢活跃,参与病菌的防御过程。（4）转录组分析共鉴定出差异表达基因（DEGs）701个。与CK相比,T0和T1中分别筛选鉴定出DEGs（fold change（FC）≥2或FC≤0.5和P＜0.05）70和631个。T0时期主要表现为油菜素内酯生物合成和淀粉和蔗糖代谢相关基因下调表达。T1时期则表现为α-亚麻酸代谢、二萜类和玉米素生物合成相关基因下调表达,光合作用、卟啉和叶绿素代谢、苯丙烷代谢和泛醌及其他萜类醌生物合成相关基因上调表达。参与苯丙烷代谢的DEGs（CYP75B1、GT72E1、4CL1和4CL2）和参与类胡萝卜素生物合成的DEGs（VDE、PSY、Crt Z和LCYe）在HLB发展进程中上调表达,参与HLB的防御反应和斑驳黄化症状的形成。本章从转录水平揭示了脐橙对HLB的代谢响应和防御途径,并提供了关键的DEGs及其参与的功能通路。（5）感染HLB南丰蜜桔果实中可溶性糖、可溶性固形物质量分数显著下降,有机酸含量显著增加,糖酸比和固酸比分别为4.35和5.87,果实口味偏酸,成熟度明显降低,可食用价值明显下降;抗坏血酸、橙皮苷和槲皮素含量显著下降,生物活性成分降低。柑橘感染HLB后,果实营养品质和生物活性成分均有不同程度的下降,影响其食用价值和商品价值。（6）对健康（CK）和感染HLB南丰蜜桔果实橙色（HLB-O）和绿色（HLB-G）果皮中含菌量测定结果表明,HLB-O＞HLB-G＞CK。CK和HLB-O中叶绿素b含量高于叶绿素a（叶绿素a/b分别为0.56和0.60）,HLB-G中叶绿素b含量低于叶绿素a（叶绿素a/b为1.98）;CK和HLB-O中总类胡萝卜素含量显著高于HLB-G。HLB-O中α-胡萝卜素、紫黄质、新黄质和叶黄素等类胡萝卜素含量显著高于HLB-G。相较于CK组,病果果皮中可溶性糖含量、SOD、CAT和POD活性均显著增高,脱落酸（ABA）显著降低。黄龙病菌侵染果实后,果皮中的抗氧化酶活性显著增强,类胡萝卜素及ABA合成相关基因下调,类胡萝卜素含量减少,果皮呈绿色,果实总体呈“红鼻果”症状。本文基于代谢组和转录组系统性分析了纽荷尔脐橙在HLB发生不同阶段的代谢响应和防御反应机制。柑橘感染HLB早期,酚类和烯萜类防御物质积累起到一定的抗菌作用,而油菜素内酯介导的生长过程和水杨酸介导的免疫反应受到抑制;而在后期苯丙烷和烯萜类代谢防御途径发生转变,水杨酸和精氨酸参与的代谢活动增强,伴随着叶绿素的降解、光合作用的改变和类胡萝卜素的合成,叶片和果实呈现不均匀着色的典型症状。研究结果为解析柑橘和黄龙病菌互作过程和柑橘动态防御机制提供参考。