中國(guó)科學(xué)院華南植物園植物發(fā)育與品質(zhì)調(diào)控研究團(tuán)隊(duì)與廣東海洋大學(xué)研究人員合作，歷經(jīng)3年田間篩選，獲得了2份甘薯小象甲高抗種質(zhì)。之后，利用抗感種質(zhì)構(gòu)建F1遺傳群體，建立了穩(wěn)定的甘薯小象甲抗性可控評(píng)價(jià)體系，最終成功定位并克隆了2個(gè)甘薯小象甲抗性關(guān)鍵基因SPWR1（Sweet Potato Weevil Resistance 1）和SPWR2。研究還利用甘薯自身快速增生能力，配合根癌農(nóng)桿菌（非發(fā)根農(nóng)桿菌）定向注射手段，開發(fā)了一種高效穩(wěn)定的新型甘薯遺傳轉(zhuǎn)化方法。隨后，證明了SPWR1和SPWR2均正向調(diào)控甘薯小象甲抗性甘薯小象甲侵害可誘導(dǎo)SPWR1編碼的WRKY轉(zhuǎn)錄因子特異結(jié)合抗性等位基因SPWR2啟動(dòng)子的W-box元件，從而激活后者的基因表達(dá)；而SPWR2編碼的蛋白是甘薯奎尼酸合成途徑的關(guān)鍵酶，其進(jìn)一步啟動(dòng)了下游奎尼酸衍生物的生物合成，以此抵御甘薯小象甲侵害。進(jìn)一步的昆蟲理化試驗(yàn)也證明，攜帶有1-羥基-奎尼酸基團(tuán)的衍生化合物均表現(xiàn)出對(duì)甘薯小象甲腸道消化酶的抑制活性。該研究創(chuàng)制的種質(zhì)在顯著提高抗性的同時(shí)并未降低品種原有產(chǎn)量和品質(zhì)，填補(bǔ)了國(guó)際上甘薯小象甲抗性種質(zhì)開發(fā)利用的空白。且奎尼酸及其衍生物在甘薯的內(nèi)源濃度下不具有對(duì)人體的藥理毒性，且在自然環(huán)境中不易殘留，含有高水平奎尼酸的天然抗蟲變異品種抗蟲性強(qiáng)大，展示出一種有潛力的、兼具環(huán)境友好型和資源節(jié)約型的農(nóng)業(yè)抗蟲方案。相關(guān)成果于2022年11月發(fā)表在國(guó)際權(quán)威植物學(xué)期刊《Nature Plants》上。