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　　玉米不僅是當(dāng)今世界上重要的農(nóng)作物、飼料及工業(yè)原料，同時(shí)也是重要的單子葉模式植物，其每年因蟲害造成的損失平均高達(dá)12% ~ 19%。目前，盡管植物抗蟲分子機(jī)理在某些植物，如擬南芥、野生煙草和番茄等物種中有了一定程度的認(rèn)識(shí)，但是關(guān)于玉米抗蟲機(jī)制的研究卻很少。研究表明次生代謝產(chǎn)物丁布類化合物（benzoxazinoids，BXs）是玉米中重要的抗蟲物質(zhì)，并且其合成途徑在玉米中也被廣泛研究，但是關(guān)于該類化合物合成的調(diào)控機(jī)制研究仍非常缺乏研究。 

　　為進(jìn)一步解析玉米如何通過(guò)調(diào)控丁布類化合物的合成進(jìn)而調(diào)控植物抗蟲的分子機(jī)理，近期，昆明植物所吳建強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)利用反向遺傳學(xué)手段與比較轉(zhuǎn)錄組分析，鑒定了兩條負(fù)調(diào)控關(guān)鍵丁布化合物DIMBOA和DIMBOA-Glc合成的信號(hào)途徑，即ZmMPK6和乙烯介導(dǎo)的信號(hào)途徑。該團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)玉米中的激酶ZmMPK6受模擬昆蟲取食的快速誘導(dǎo)激活，進(jìn)一步通過(guò)穩(wěn)定轉(zhuǎn)化，在玉米玉米自交系A188中將其沉默，發(fā)現(xiàn)：一旦ZmMPK6沉默，模擬昆蟲取食誘導(dǎo)的激素乙烯的釋放量則顯著下降，而抗蟲丁布類化合物DIMBOA和DIMBOA-Glc的含量上升，玉米對(duì)斜紋夜蛾、粘蟲以及玉米螟的抗性增強(qiáng)（圖1）。進(jìn)一步，對(duì)模擬粘蟲取食處理的ZmMPK6沉默玉米A188外施乙烯并檢測(cè)其中的DIMBOA和DIMBOA-Glc水平變化，發(fā)現(xiàn)乙烯的施加降低了DIMBOA和DIMBOA-Glc的含量（圖2）。以上結(jié)果說(shuō)明，粘蟲取食誘導(dǎo)ZmMPK6正調(diào)控乙烯合成，進(jìn)而通過(guò)乙烯途徑又負(fù)調(diào)控DIMBOA和DIMBOA-Glc的合成及植物的抗蟲性。通過(guò)比較分析ZmMPK6沉默玉米A188中模擬粘蟲取食和乙烯誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄組，該研究還鑒定了一系列可能調(diào)控丁布合成酶基因表達(dá)的候選轉(zhuǎn)錄因子，為未來(lái)通過(guò)遺傳操作的方式實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物改良提供了重要參考靶基因。另外，該研究還通過(guò)對(duì)比不同玉米品系中模擬粘蟲取食誘導(dǎo)的ZmMPK6激酶活性以及乙烯、丁布類化合物的水平及植物的抗蟲性，揭示了玉米的抗蟲響應(yīng)受遺傳多樣性的影響，為今后玉米、甚至單子葉農(nóng)作物的研究提供了重要的理論基礎(chǔ)及參考依據(jù)。 

　　該研究成果以“ZmMPK6 and ethylene signaling negatively regulate the accumulation of anti‐insect metabolites DIMBOA and DIMBOA‐Glc in maize inbred line A188”為題發(fā)表在New Phytologist雜志上。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所博士研究生張翠萍為該論文第一作者，吳建強(qiáng)研究員與齊金峰副研究員為共同通訊作者。該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)及云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃的資助。  

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圖1. 粘蟲取食誘導(dǎo)ZmMPK6正調(diào)控乙烯合成、負(fù)調(diào)控DIMBOA和DIMBOA-Glc合成及植物的抗蟲性