近日，生命科学学院刘明春教授团队在Science子刊Science Advances 上发表题为“Removal of toxic steroidal glycoalkaloids and bitterness in tomato is controlled by a complex epigenetic and genetic network”的研究论文。四川大学作为第一署名单位，通讯作者为刘明春教授，第一作者为已毕业博士白峰（现为四川大学生命学院博士后）。

甾体糖苷生物碱（Steroidal glycoalkaloids, SGA）是茄科植物中一类重要的防御性次生代谢产物，在番茄等未成熟果实中主要以α-番茄碱的形式存在，在抵御病虫害侵害过程中发挥重要作用。由于α-番茄碱具有苦味与一定的毒性，不利于通过动物取食等方式传播种子。因此，在果实成熟过程中，α-番茄碱会通过多步酶促反应转化为无毒无苦味的七叶皂苷，这一代谢转化过程对种子的传播以及果实口感和食用安全性均非常重要，是番茄驯化过程中驱动番茄从苦涩到美味转变的关键。尽管目前对SGA代谢通路已有较多研究，但番茄果实成熟过程中调控果实去毒去苦的调控机制及分子网络仍待系统解析。研究深入解析了表观遗传修饰、植物激素和关键转录因子协同调控番茄果实成熟过程中SGA代谢重编程的多层次分子网络，并发现该网络在番茄驯化过程中受到自然选择，驱动毒性SGA在果实成熟期间快速定向转化。

该研究揭示了表观遗传修饰（DNA去甲基化、组蛋白乙酰化）、植物激素（乙烯、JA）及转录因子网络在SGA代谢重编程中的多层次协同调控机制。DNA去甲基化通过DML2介导的GAME基因启动子区域去甲基化激活转录，乙烯信号通路通过NOR、RIN和FUL1直接调控多个GAME基因表达，而JA信号通路则通过MYC2介导的组蛋白乙酰化修饰精细调控GAME36的表达。此外，还从分子进化角度阐明了驯化过程如何通过重塑基因网络，通过抑制上游毒性物质的合成和增强下游解毒基因的表达，显著降低番茄果实中的SGA含量，同时提升其食用安全性和适口性。这一研究不仅深化了对SGA代谢调控网络的理解，还为通过分子育种手段优化茄科作物抗性与品质平衡提供了重要的理论依据。

图1. 果实成熟过程中调控有毒茄碱转化的模式图

在绿果期，由于DNA高度甲基化及乙烯合成水平较低，靶基因呈现极低表达状态；随着果实成熟，DNA去甲基化进程、乙烯合成增强，以及MYC2招募的组蛋白乙酰化共同驱动有毒的α-番茄碱向无毒无苦味的七叶皂苷转化。

四川大学刘明春课题组长期聚焦果实成熟与品质代谢的调控机制研究。近五年，以通讯联系人在Developmental Cell (2024)、Science Advances (2025)、Nature Communications (2024)、Plant Cell (2022)、Molecular Plant (2020)、Plant Biotechnology Journal (2024)、New Phytologist (2020, 2022, 2023, 2024a, 2024b)、Journal of Integrative Plant Biology (2024)、Plant Physiology (2023)、Plant Journal (2023)、Horticulture Research (2023, 2024b, 2024c, 2025) 等国内外知名期刊上发表了一系列研究成果，深入解析了果实成熟和品质代谢的调控机制及分子网络。研究结果不仅为高品质、耐贮运新种质的创制奠定了基础，也为果实品质调控及采后绿色贮运保鲜技术的研发提供了新靶点。部分成果获重庆市自然科学一等奖和四川省科技进步二等奖。