马铃薯（Solanum tuberosum L.）作为全球重要的非谷物粮食作物，在保障粮食安全与满足膳食需求中具有关键地位。然而，马铃薯易受拟枝孢镰刀菌（Fusarium sporotrichioides）等镰刀菌侵染。在植物应对病原菌的免疫机制中，低浓度 DON 可作为激发子激活植物防御反应，且苯丙烷代谢通路在这一免疫反应中发挥核心作用。咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）作为苯丙烷代谢通路的关键酶，已在多个作物中被证实与抵抗生物胁迫与非生物胁迫相关。

近期，东北农业大学李凤兰教授团队完成的题为“StCOMT1 enhances potato resistance to Fusarium sporotrichioides by regulating coumarin-related substance accumulation and the ROS system”的研究在Journal of Integrative Agriculture（JIA）2026年3期正式发表。

该研究通过对“大西洋”马铃薯COMT基因家族进行全基因组鉴定，经系统发育、转录组及WGCNA分析，筛选出DON诱导下显著上调的抗病候选基因StCOMT1。功能验证显示，StCOMT1定位于叶绿体，体外可催化生成阿魏酸与褪黑素；过表达StCOMT1的马铃薯株系接种病原菌后，病斑更小，ROS清除能力增强。研究发现，StCOMT1过表达可激活香豆素合成通路关键基因（PAL、4CL等），并促使阿魏酸、褪黑素、东莨菪内酯等物质器官特异性积累。

图2 COMTs在马铃薯、拟南芥、番茄中的演化与对关键基因的转录联合分析

图5 过表达StCOMT1基因的马铃薯株系感染拟枝孢镰刀菌后的响应特征

图6 香豆素相关物质及基因表达的组织特异性

综上，StCOMT1通过增强ROS清除与促进香豆素相关物质器官特异性积累，提升马铃薯对拟枝孢镰刀菌的抗性，为马铃薯抗病分子育种提供关键基因与理论支撑。

东北农业大学博士研究生王佳琪和已毕业硕士研究生赵彪（现海南大学博士研究生）为共同第一作者，东北农业大学李凤兰教授和王英男副教授为本文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（U22A20443）、中国黑龙江省属科研院所科研业务费项目（CZKYF2023-1-B020）、黑龙江省重点研发计划项目（GA23B015）及国家自然科学基金青年科学基金项目（32201717）的资助。

Cite the article:

Jiaqi Wang, Biao Zhao, Dan Liu, Fumeng He, Chong Du, Yunzhu Che, Zengli Zhang, Xu Feng, Xue Wang , Yingnan Wang, Fenglan Li. 2026. StCOMT1 enhances potato resistance to Fusarium sporotrichioides by regulating coumarin-related substance accumulation and the ROS system. Journal of Integrative Agriculture, 25(3): 1020-1035.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2025.11.021    

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