來源：科技日報

作者：洪敬譜 劉加華

你相信嗎，餐桌上常見的番茄，除了富含豐富的維生素C、番茄紅素等營養(yǎng)精華外，還藏著讓人天然“快樂激素”——血清素。1月14日，記者從安徽農(nóng)業(yè)大學獲悉，該校生命科學學院牛慶豐教授團隊的相關研究，揭開了番茄果實成熟過程中血清素積累的神秘面紗，為培育高營養(yǎng)番茄品種提供了全新思路和重要途徑。相關成果日前刊發(fā)在《植物生物技術》上。

血清素又稱5-羥色胺，是調(diào)節(jié)情緒、改善睡眠的重要神經(jīng)傳遞類活性物質(zhì)，因能催生愉悅感與幸福感，也被稱為“快樂激素”。團隊在研究中發(fā)現(xiàn)，這種物質(zhì)同樣存在于番茄等植物中，在其生長發(fā)育及逆境防御反應中發(fā)揮著關鍵作用。

牛慶豐教授（中）團隊在溫室中觀察高血清素番茄“快樂番茄”的生長狀況。安徽農(nóng)業(yè)大學供圖

番茄的血清素水平，就像被精密調(diào)控的“營養(yǎng)天平”，而團隊找到了這架天平的“調(diào)控開關”。研究發(fā)現(xiàn)，番茄基因組中兩個相鄰基因FUL2和MADS1構成轉(zhuǎn)錄調(diào)控模塊，協(xié)同管理血清素代謝。它們一方面激活關鍵酶基因ASMT5，促進血清素轉(zhuǎn)化為褪黑素；另一方面抑制合成基因TDC1的活性，減少原料供應。通過這一“一促一抑”的精準調(diào)控，番茄果實中的血清素水平保持在合理范圍。實驗證實，當利用基因編輯技術敲除其中任一基因后，番茄血清素含量升至野生型10倍，同時果實成熟延遲、體積縮小。

牛慶豐教授團隊創(chuàng)制的高血清素番茄。安徽農(nóng)業(yè)大學供圖

團隊進一步聚焦血清素上游關鍵基因SlTDC1（番茄色氨酸脫羧酶基因），通過編輯其啟動子區(qū)域的特定序列，成功提升該基因的翻譯效率，培育出血清素含量提高1.8—3.1倍的番茄新株系，且植株生長與果實發(fā)育未受影響?！斑@意味著，通過分子設計育種，未來有望培育出富含血清素的‘快樂番茄’?！迸c豐表示。

該研究首次系統(tǒng)闡釋MADS-box轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控植物血清素代謝的分子路徑，深化了人們對果實成熟與代謝網(wǎng)絡關聯(lián)的認知，也為作物營養(yǎng)品質(zhì)的精準改良提供了新理論與新方法。

牛慶豐表示，隨著基因組學與基因編輯技術的發(fā)展，未來該技術還可延伸至其他作物，助力開發(fā)更多功能型農(nóng)產(chǎn)品，讓日常飲食既健康又愉悅。