|
科技日报讯（记者 洪敬谱 通讯员 刘加华）餐桌上常见的番茄，除了富含丰富的维生素C、番茄红素等营养精华外，还藏着天然“快乐激素”——血清素。1月14日，记者从安徽农业大学获悉，该校生命科学学院教授牛庆丰团队的相关研究，揭开了番茄果实成熟过程中血清素积累的神秘面纱，为培育高营养番茄品种提供了全新思路和重要途径。相关成果日前刊发在《植物生物技术杂志》上。
血清素又称5-羟色胺，是调节情绪、改善睡眠质量的重要神经传递类活性物质，因能催生愉悦感与幸福感，也被称为“快乐激素”。团队在研究中发现，这种物质同样存在于番茄等植物中，在其生长发育及逆境防御反应中发挥着关键作用。
番茄的血清素水平，就像被精密调控的“营养天平”，而团队找到了这架天平的“调控开关”。研究发现，番茄基因组中两个相邻基因FUL2和MADS1构成转录调控模块，协同管理血清素代谢。它们一方面激活关键酶基因ASMT5，促进血清素转化为褪黑素；另一方面抑制合成基因TDC1的活性，减少原料供应。通过“一促一抑”的精准调控，番茄果实中的血清素水平保持在合理范围。实验证实，当利用基因编辑技术敲除其中任一基因后，番茄血清素含量升至野生型10倍，同时果实成熟延迟、体积缩小。
团队进一步聚焦血清素上游关键基因SlTDC1（番茄色氨酸脱羧酶基因），通过编辑其启动子区域的特定序列，成功提升该基因的翻译效率，培育出血清素含量提高1.8—3.1倍的番茄新株系，且植株生长与果实发育未受影响。“这意味着，通过分子设计育种，未来有望培育出富含血清素的‘快乐番茄’。”牛庆丰说。
该研究首次系统阐释MADS-box（一类广泛存在于真核生物中的转录调控因子）转录因子调控植物血清素代谢的分子路径，深化了人们对果实成熟与代谢网络关联的认知，也为作物营养品质的精准改良提供了新理论与新方法。
