玉米螟每年在美国造成超过7600万蒲式耳玉米的损失，越来越多的证据表明，日益极端的天气事件和温度将加剧昆虫害虫对农业产出的损害。为了应对这一威胁，宾州州立大学的一组研究人员证明了玉米的基因谱系具有固有的化合物，作为杀虫剂，保护它们免受以其为食的幼虫的侵害。
在最近在线发布的研究结果中，研究人员报告称，喂食于含有高水平黄酮的玉米丝、外壳和籽粒的玉米螟幼虫生长得更慢，许多幼虫死亡，相比之下，喂食于不含黄酮的玉米品种的幼虫则没有这种情况。除了增加的死亡率和减少的体重，研究人员发现，喂食高黄酮玉米品种的幼虫出现了类似漏肠综合症的现象，表明幼虫肠道的微生物组发生了变化。此外，消费富含黄酮外壳的幼虫，其与肠道健康相关基因的表达发生了改变。
在这项研究中，研究人员比较了喂食于基因完全相同的玉米品种的玉米螟幼虫，只是有一些特定的已知差异——在这种情况下，一些品种的玉米在丝、外壳和籽粒中表现出高黄酮含量；而一些则没有。玉米在宾州州立大学的拉塞尔·E·拉尔森农业研究中心的农艺农场种植，包括一段经过基因工程改造以触发黄酮生产的品种，以及一段经过常规育种以生产黄酮的品种，这一品种是在过去二十年中由Chopra实验室通过交叉育种一种突变的玉米品种开发的。
研究人员指出，他们注意到喂食于过量生产黄酮的玉米品种的玉米螟幼虫在死亡率和体重方面存在“明显差异”。基因工程的品种和从突变体中育成的品种对幼虫产生了类似的影响。
“这项研究很重要，因为这可能是向开发抗昆虫害虫的玉米品种迈出的早期一步，适合有机生产，”研究团队领导、玉米遗传学教授Surinder Chopra说。“这些研究结果表明了一种新颖的虫害综合管理方法，显示高黄酮玉米具有在育种项目中用以开发耐多种昆虫害虫的特殊玉米品种的潜力。”
Chopra指出，在植物育种者能够开发既能生产黄酮又能保护有机农民免受其他昆虫侵害的玉米品种之前，还需要更多的研究。
“未来的研究将探讨黄酮介导的玉米螟幼虫肠道损伤的机制，并将探讨黄酮含量对植物与昆虫相互作用的更广泛影响，”他说。
该研究由Debamalya Chatterjee主导，他是Chopra实验室的前博士后，目前是斯基德莫尔学院的助理教授。参与研究的还有植物科学本科生查尔斯·科尔文、植物科学博士生泰勒·莱斯科、昆虫学系的研究支持助理和实验室管理员米歇尔·佩费尔，以及昆虫学系教授兼主任加里·费尔顿。
美国农业部国家食品与农业研究所资助了这项工作。
