StCOMT1通过调节香豆素相关物质的积累和活性氧（ROS）系统，增强马铃薯对Fusarium sporotrichioides的抗性

《Journal of Insect Physiology》：StCOMT1 enhances potato resistance to Fusarium sporotrichioides by regulating coumarin-related substance accumulation and the ROS system

COMT基因在植物抗病中的作用研究。通过基因组分析鉴定出土豆COMT基因家族中的StCOMT1，其过表达植株对土块茎溃疡病菌感染表现出更小的病斑面积和ROS水平降低，同时香豆素相关化合物及基因在器官特异性表达增强。

　　

Jiaqi Wang|Biao Zhao|Dan Liu|Fumeng He|Chong Du|Yunzhu Che|Zengli Zhang|Xu Feng|Xue Wang|Yingnan Wang|Fenglan Li

东北农业大学生命科学学院，哈尔滨 150030，中国

摘要

咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）是苯丙素代谢途径中的关键酶，在木质素和香豆素代谢途径中均起着重要作用。多项研究表明，COMT在植物抗病性中具有重要功能。我们的研究在全基因组范围内鉴定了马铃薯中的COMT基因家族，并通过系统发育分析结合先前发现的代谢差异及加权基因共表达网络分析（WGCNA），确定StCOMT1为提高马铃薯对DON（脱氧雪腐镰刀菌）抗性的候选基因。为进一步阐明StCOMT1的功能，我们进行了异源表达和过表达实验。结果显示，StCOMT1定位于叶绿体中，能够在体外催化底物甲基化反应生成阿魏酸和褪黑素。生理实验表明，与野生型马铃薯相比，过表达StCOMT1的马铃薯在感染Fusarium sporotrichioides后表现出更小的病斑面积和更低的活性氧（ROS）水平。通过对高效液相色谱（HPLC）表达谱和RT-qPCR数据的分析，发现过表达StCOMT1的马铃薯中香豆素相关化合物及其相关基因在器官间存在差异性积累和表达。这些结果表明，StCOMT1的过表达通过增强活性氧清除能力和促进香豆素相关化合物在特定器官中的积累，从而提高了马铃薯对Fusarium sporotrichioides的抗性。