α-番茄碱是番茄未成熟果实中主要的甾体糖苷生物碱类化合物，在番茄果实早期发育的过程中会积累α-番茄碱以抵抗病原体侵染和食草动物啃食，但因其具有一定的毒性和苦味，在果实成熟过程中α-番茄碱经过重要的代谢转变成无毒无苦味的七叶皂苷esculeoside A。然而，α-番茄碱向esculeoside A代谢转变的调控机制长期以来尚不完全清楚。
近日，我院牛庆丰教授团队及其合作者在生物学权威期刊Plant Journal在线发表了题为《Tomato MADS-RIN regulates GAME5 expression to promote non-bitter glycoalkaloid biosynthesis in fruit》的研究论文，揭示了番茄成熟因子MADS-RIN通过调节GAME5表达以促进果实中α-番茄碱向esculeoside A代谢转变的作用机制。
研究团队运用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了RIN及其辅因子（FUL1和FUL2）的突变体。结果显示，在rin及ful1和ful2突变体，果实成熟过程变慢，甚至表现出不能完熟的表型，同时UPLC-MS/MS分析表明，这些突变体中esculeoside A的含量显著降低，而有毒的茄碱中间产物都显著积累，说明RIN及其辅因子可能直接参与调控茄碱的代谢过程。GAME5是调控茄碱转变成esculeoside A的关键基因，转录组分析和qPCR结果显示，GAME5在RIN突变体中表达下调。ChIP-seq和dual-luciferase 实验证实，RIN通过结合GAME5启动子区域的两个非典型CArG-box来激活其转录。此外，外源乙烯处理RIN突变体发现乙烯可能在RIN上游调控SGA代谢，但RIN可以通过乙烯独立的机制调控GAME5，从而控制SGA代谢。
综上所述，RIN通过调控GAME5的表达来调控茄碱的代谢过程，促进茄碱向无毒无苦味的esculeoside A转变。这一研究为果实品质改良奠定了理论基础。通过解析RIN的功能和调控机制深了我们对植物次级代谢调控机制的理解，还为通过遗传工程或育种改良番茄果实品质和安全性提供了新的思路。
学院在读博士生谢寅换、博士后许雅萍和江西农业大学贾慧敏副教授为论文的共同第一作者，安徽农业大学为第一单位。该项研究得到了国家自然科学基金（32270367, 3240027）、农业农村部科技项目、安徽省高校知名专家(2022AH020061)、江西省知名专家计划(jxsq2020101082)、安徽省创新团队计划(No. 2022AH010056)等项目的支持。