昆明植物所吴建强课题组揭示了A188玉米中ZmMPK6和乙烯信号途径负调控抗虫次生代谢产物丁布的合成！
玉米是非常重要的农作物、饲料及工业原料，也是重要的单子叶模式植物，每年因虫害造成的损失高达12% ~ 19%。目前，尽管人们对植物的诱导抗虫分子机理在某些双子叶植物（如拟南芥、野生烟草和番茄等）中有了一定的认识，包括植物如何感知虫害信号而快速诱导下游的MAPKs激活及植物激素茉莉酸、水杨酸和乙烯的快速积累等[1, 2]，但是关于玉米抗虫机制的研究却相对较少。已有研究表明玉米中次生代谢产物丁布类化合物（benzoxazinoids，BXs）在玉米抗虫过程中发挥极其重要的作用，如大量研究表明，丁布类物质正调控玉米对鳞翅目害虫幼虫（斜纹夜蛾、草地贪夜蛾等）、刺吸式口器的蚜虫等的抗性反应[3-5]。。到目前为止，丁布类物质合成途径在玉米中被广泛研究[5]，但是目前关于该类化合物的合成调控机制研究仍非常缺乏。
近日，中国科学院昆明植物研究所吴建强课题组在New Phytologist期刊发表的题为：“ZmMPK6 and ethylene signaling negatively regulate the accumulation of anti‐insect metabolites DIMBOA and DIMBOA‐Glc in maize inbredline A188”的文章。
此研究发现，玉米中的一个蛋白激酶ZmMPK6（为拟南芥MPK6的同源基因）可被模拟粘虫取食所快速诱导，而通过转基因技术将其沉默后，模拟粘虫取食诱导的激素乙烯的释放量则显著下降，但是抗虫丁布类化合物DIMBOA和DIMBOA-Glc的积累明显增多，同时转基因植物增强了对斜纹夜蛾、粘虫、玉米螟等鳞翅目害虫的抗性（图1）。进一步，对模拟粘虫取食处理的转基因玉米外施乙烯并检测其中的DIMBOA和DIMBOA-Glc水平变化，发现乙烯的施加降低了转基因玉米中的DIMBOA和DIMBOA-Glc水平（图2）。以上结果表明：粘虫取食诱导ZmMPK6正调控乙烯合成，进而通过乙烯途径又负调控DIMBOA和DIMBOA-Glc的合成及植物的诱导抗虫性。通过比较分析转基因玉米中模拟粘虫取食诱导的转录组及A188中乙烯诱导的转录组，该研究还鉴定了一系列可能参与调控丁布合成的候选转录因子，为未来玉米的分子育种改良提供了参考靶基因。另外，该研究还通过对比不同玉米品系中模拟粘虫取食诱导的ZmMPK6激酶活性、乙烯、丁布类化合物的水平及植物的抗虫性，揭示了玉米的抗虫响应受遗传多样性的影响，为今后玉米诱导抗虫性等相关研究提供了理论参考。
图1. 粘虫取食诱导ZmMPK6正调控乙烯合成、负调控DIMBOA和DIMBOA-Glc合成及植物的诱导抗虫性
图2.ZmMPK6通过乙烯信号途径负调控DIMBOA和DIMBOA-Glc合成
中国科学院昆明植物研究所博士生张翠萍为该论文的第一作者，吴建强研究员和齐金峰副研究员为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中科院青年创新促进会及云南省应用基础研究计划项目的资助。
文章链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.16974
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