【Cell Reports.(Q1 Top/8.1)】黑龙江省农科院联合中科院揭示

Auxin-LF1-GmLFYs信号模块调控大豆复叶形态建成的分子机制 

叶片形态影响作物光合效率与产量，大豆典型三出复叶具有形态可塑性，解析其形态建成调控网络对提升光合产能有重要科学价值。近日，黑龙江省农业科学院宗春美与中科院陈江华团队在《Cell Reports》发表论文，系统解析大豆复叶发育中AP2家族转录因子LF1调控小叶数目分子机制。

复叶形态建成始于茎顶端分生组织，发育需多种信号分子与转录因子协同决定小叶特征，豆科植物中LFY/FLO类蛋白家族是调控小叶发生核心“开关”。此前陈江华团队解析抑制因子调控复叶模式机制，但正向激活复叶发生分子机制不明。

本研究以大豆多叶突变体LF1为切入点，该突变体稳定产生五小叶结构，叶片总面积较野生型增加约20%。研究人员通过遗传分析与转基因实验，鉴定出LF1基因编码AP2/ERF家族转录因子，其编码区单个碱基替换使氨基酸序列改变，增强LF1蛋白功能，导致蛋白异常累积与异位表达。

进一步实验发现，LF1直接下游靶基因是调控小叶发生核心因子GmLFYa和GmLFYb，LF1激活两基因表达驱动额外小叶原基起始。遗传上位性分析证实，GmLFYa和GmLFYb是LF1突变体产生多小叶表型关键基因。

研究还揭示LF1是连接生长素信号与LFY/FLO通路关键节点，其表达模式与生长素分布重合且能被外源生长素诱导，生长素对LF1调控有“上下文依赖性”，为理解生长素调控小叶发生提供新视角。该研究深化对植物器官发生和形态多样性机制的理解，为精准设计豆科作物株型和叶型提供新分子靶标与理论依据。