为了抵御害虫，植物进化出产生多种特化代谢物的能力，或让昆虫厌食，或直接产生毒性，成为植物生存策略中精巧而关键的一环。

苯并恶嗪酮类化合物（BZX）即为玉米中最丰富的防御性代谢物。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。

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）研究员周绍群课题组在《新植物学家》（New Phytologist）上发表题研究论文，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，该研究为作物抗虫遗传改良提供了新靶点。

玉米中BZX的生物合成已明确涉及14种BX酶，它们将初始底物吲哚-3-甘油磷酸转化为20余种结构多样的BZX衍生物。研究团队早在2019年就通过全基因组关联分析发现，ZmPP2C45基因与BZX含量显著相关。它编码的蛋白属于PP2C磷酸酶家族，这类蛋白广泛参与植物的应激响应，但此前从未被发现与特异化代谢或抗虫相关。

为了验证其功能，该团队构建了Zmpp2c45基因敲除突变体，并同步生成了过表达株系。研究发现，基因敲除突变体中的BZX含量大幅上升超过3倍，棉铃虫和草地贪夜蛾的生长显著受抑制；而过表达株系却无明显变化。

这说明ZmPP2C45确实是一个“刹车基因”，但它的作用存在阈值——一旦存在就足以抑制BZX合成，再增多也不加剧抑制效果。

该研究揭示了玉米生化防御的新调控通路，为通过遗传手段增强玉米抗虫性提供了潜在靶点。

研究得到了国家自然科学基金、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。

相关论文信息：https://doi.org/10.1111/nph.70485