玉米是世界上种植最广泛的作物之一，为世界上很大一部分人口提供粮食，并被用作动物饲料和生物燃料的来源。然而自然界中几乎所有植物都会遭受昆虫的侵害，为了生存，植物进化出了多种多样的次级代谢产物来保护自己。在玉米中，苯并噁嗪类化合物（benzoxazinoids）是一类由吲哚衍生的次级代谢产物，其以丁布（2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one，DIMBOA）为代表，是抵抗昆虫食草动物的主要防御化学物质，丁布类次生代谢物的生物合成途径已基本阐明，但关于其在玉米中的调控方式却知之甚少。基于叶肉或培养细胞衍生的原生质体的瞬时系统已在几种植物中得到开发，并已成为用于基因功能快速或高通量测定的强大工具，但这些系统尚未用于研究次生代谢产物的调节。
中国科学院昆明植物研究所功能基因组学与利用团队吴建强课题组从黄化的玉米幼苗中分离原生质体，通过PEG-Ca2+介导的质粒转染技术实现了高效玉米原生质体转染。此外，建立了运行时间为10分钟的高灵敏度HPLC-MS方法，以快速检测和定量玉米原生质体中各种类型的丁布类次生代谢物含量。本研究基于昆虫取食处理及不同玉米品系对比等实验积累的RNA-seq大数据中挖掘了可能的玉米丁布候选调控基因，利用优化获得的玉米原生质体瞬时表达系统沉默和过表达了部分候选基因，筛选获得了2个可能的丁布合成调节因子——ZmbHLH20和ZmbHLH76，为后续玉米稳定遗传转化和抗虫机理研究奠定了基础。该研究也为其他植物，特别是难以转化的非模式植物（包括野生植物）的次生代谢产物合成和调控基因功能分析提供了借鉴。相关研究成果于2019年11月28日在线发表于Plant Methods杂志上。
