果实成熟是受复杂转录网络调控的生物学过程，MADS-box转录因子发挥关键作用。番茄中，RIN、FUL1和FUL2构成的MADS-box蛋白层级调控乙烯合成、色素积累及质地变化，三者功能缺失突变体果实成熟严重受阻，而FUL2具多效性，还影响开花时间、坐果及果实大小，FUL类基因功能在跨物种中保守，如黄瓜CsFUL1调控果实伸长。血清素作为色氨酸衍生吲哚胺，在番茄果实发育中积累，兼具植物防御与人类膳食益处，其合成与褪黑素通路相关，TDC、ASMT等为关键酶，但成熟转录因子对其代谢的调控尚不明确。
近日，来自安徽农业大学的牛庆丰教授研究团队，联合南方科技大学郎曌博教授团队等单位在植物学国际顶级期刊《Plant Biotechnology Journal 》在线发表了题为：Tandem MADS-Box Genes FUL2 and MADS1 Forma Regulatory Module to Repress Serotonin Biosynthesis viaDirect ASMT5 Activation in Tomato Fruit 的研究论文。
番茄中串联的 MADS-box 基因 FUL2 与 MADS1 形成功能调控模块，通过 CRISPR-Cas9 技术构建的 ful2-cr 和 mads1-cr 突变体均表现出果实成熟延迟、果实大小减小及血清素含量显著升高（ful2-cr 突变体血清素水平达野生型的 10 倍） 的核心表型；分子机制上，FUL2 与 MADS1 发生直接物理互作，形成的复合物特异性结合 ASMT5 基因启动子的 CArG-box 基序，激活 ASMT5 表达以促进血清素向褪黑素转化，同时抑制血清素合成关键酶基因 TDC1，通过 “分流 + 限速” 双重调控维持血清素代谢通量平衡。该研究首次揭示了 FUL2-MADS1 模块在番茄果实发育与血清素代谢中的协同调控作用，为作物血清素含量的分子育种提供了理论框架，也深化了发育转录因子调控次生代谢的认知。FUL2 相互作用调节因子在血清素代谢中的功能表征番茄果实的发育和成熟受到复杂网络的调控，其中转录因子 FUL2 和 MADS1 发挥着关键作用。FUL2 和 MADS1 形成一个功能模块，调控 ASMT5 和 TDC1 的表达，从而控制血清素的流量。研究发现，FUL2 和 MADS1 的突变体表现出成熟延迟、果实大小减小，同时血清素水平显著升高。该研究的发现对作物育种和植物分子生物学研究有哪些重要启示？
作物育种层面：提供了改良作物血清素含量的分子靶点，可通过编辑 FUL2、MADS1 基因或其靶基因 ASMT5、TDC1，定向培育高血清素（提升营养价值）或低血清素（优化果实品质）的作物品种；基础研究层面：揭示了发育转录因子调控次生代谢的新型模式，为解析其他作物中类似的 “发育-代谢” 整合机制提供了参考框架；同时明确了 MADS-box 基因家族成员的功能分化，为深入研究该家族基因的进化与功能特异性奠定了基础。
