虫害能直接威胁农作物的产量,透彻地理解植物抗虫机理利于作物品种的抗虫性改良,而抗虫机理研究中重要一环就是对广泛存在于植物中的次生代谢产物进行研究。植物受到虫咬后,能快速启动以植物激素信号途径为代表的复杂调控机制,从而影响诸多次生代谢物的合成,以提升植物的抗虫能力。以重要的粮食作物玉米为例,当受到虫害威胁时,细胞内大量合成具有抗虫能力的次级代谢物,其中最典型的是一类由吲哚衍生而来丁布类次生代谢物。作为玉米最重要的抗虫化合物,丁布类次生代谢物的生物合成途径已基本阐明,但是玉米功能基因研究相对缓慢,再加上玉米转基因技术的众多缺陷,特别是转化效率低以及周期长的问题,使得丁布类次生代谢物的调控研究变得十分棘手,这对于玉米抗虫机理的研究极为不利。而植物原生质体体系具有高效、便捷和经济等优点,利于各种植物信号途径中功能基因的研究,已成为一种研究植物生理生化和分子机理的的重要工具。在本论文中,首先,我们利用玉米黄化苗快速地分离纯化玉米原生质体,通过PEG-Ca2+介导质粒转染实现高效的玉米原生质体转染效率。之后,通过优化HPLC-MS/MS分析方法,可快速测定玉米原生质体中各种类型丁布类次生代谢物含量,并且首次分析得到丁布类次生代谢物在玉米原生质体中含量随时间的变化规律。最终,本论文从不同虫咬处理、不同玉米品系处理等实验的RNA-seq数据中分析选择了候选基因,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这些目的基因,通过HPLC-MS/MS检测原生质体中丁布类次生代谢物含量变化,从而筛选了 3个潜在的调节因子,分别是转录因子ZmMYC2、ZmbHLH20和ZmbHLH 76,为后续的玉米稳定遗传转化和抗虫机理研究奠定了基础,也为其它植物,特别是难以转化的非模式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。