近日，中国农业科学院农业基因组研究所农业有害生物基因组学创新团队发现了两个关键玉米抗虫“刹车基因”，首次解析了抗虫“刹车基因”通过调控苯并恶嗪酮生物合成基因的表达，从而抑制抗虫防御代谢的分子机制，为作物抗虫遗传改良提供了新靶点。相关研究成果发表在《新植物学家(New Phytologist)》上。
苯并恶嗪酮类化合物是玉米中最丰富的抗虫代谢产物，尽管其生物合成途径已被广泛研究，但其调控机制尚不明确。解析其调控机制，有助于增强玉米抗虫能力，培育抗虫玉米新品种，助力玉米害虫绿色防治。
该研究通过全基因组关联分析，鉴定到一个与苯并恶嗪酮类化合物含量显著相关的蛋白磷酸酶编码基因。当该基因被敲除时，玉米叶片中苯并恶嗪酮类化合物的含量显著增加，使玉米对棉铃虫和草地贪夜蛾等害虫的抗性增强。进一步磷酸化蛋白组与分子互作实验表明，这一蛋白磷酸酶通过影响下游转录因子的磷酸化水平，抑制了苯并恶嗪酮合成基因表达。这一发现为培育抗虫玉米新品种提供了新思路。通过调控这两个基因，有望在不影响玉米生长的情况下增强其抗虫能力，减少农药使用。
该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省重点领域研发计划等项目的支持。
