LF1蛋白调控大豆复叶小叶数目机制的研究

Leaves are the important flat lateral organs of plants for photosynthesis. Leaves display morphological diversity in difference plant species from simple with a single leaf blade, to compound composing of distinct leaflet. Previous studies suggested that various species may have distinct mechanisms of leaf development. Currently, the key regulators in non-inverted-repeat lacking clade (non-IRLC) legume plants are poorly understood. LF1 is a dominant mutant in soybean that exhibits an increased leaflets number with up to five leaflets in a compound leave. Here, we cloned LF1 and found LF1 transgenic lines showed five leaflets in a compound leave suggesting that LF1 might function acts as a key factor in controlling the leaflet development in non-IRLC soybean. The project expected to insight into the mechanism of leaflet number formation in soybean and the function of LF1 on leaflet formation. We hope that fewer leaflets will be formed but yield unchanged even increased in soybean which would effective utilization of cultivated land.

叶片是植物的重要光合作用器官，植物的叶片形态种类繁多，已有的研究发现叶片的发育是一个精细且复杂的调控机制，同时，不同物种之间，叶片发育的机制也存在着一定的差异。目前，对于non-IRLC （non-inverted-repeat lacking clade）豆科类植物的叶片发育研究寥寥无几。本项目以小叶数目增加为五片的LF1大豆为立项研究材料，研究LF1基因对大豆小叶数目的影响。初步的研究表明，LF1基因转入三叶复叶的大豆中，小叶数目由三片增加到了五到六片，表明LF1对大豆小叶数目形成具有重要的作用。本立项主要通过对LF1基因功能的研究，初步揭示大豆小叶数目的调控机制。最终以期通过人工手段能够在大豆产量不变甚至增加的情况下控制大豆小叶数量，从而达到在有限的种植面积上提高大豆的种植效率。

叶片是植物的重要光合作用器官，植物的叶片形态种类繁多，已有的研究发现叶片的发育是一个精细且复杂的调控机制，同时，不同物种之间，叶片发育的机制也存在着一定的差异。目前，对于non-IRLC （non-inverted-repeat lacking clade）豆科类植物的叶片发育研究寥寥无几。本项目以小叶数目增加为五片的LF1大豆为立项研究材料，通过对LF1基因的克隆，LF1基因功能验证，LF1表达模式的检测，LF1互作蛋白的筛选，LF1转录因子下游调控基因的筛选和鉴定，以及LF1调控大豆小叶数目的网络构建，全面解析了LF1基因对大豆小叶数目的调控机制。研究表明，三叶复叶的大豆转入LF1基因能够增加小叶数目，确认了LF1对大豆小叶数目形成的重要作用。分子生物学实验证实LF1能够与TCP蛋白互作，调控下游UN基因进而控制大豆小叶数目。由三片增加到了五片以上，显示LF1对大豆小叶数目形成具有重要的作用。项目研究首次详细报道了大豆中LF1基因的功能研究；叶片的发育尤其是复叶的发育调控是一个较为复杂的网络，具有AP2保守结构域的转录因子调控叶片发育鲜有报道，该研究也可为其他物种中相似性状的研究提供借鉴作用；在不影响植株生长的前提下，简化大豆叶片形态，增加种植密度，可形成具自主知识产权的发明专利，将为提高我国大豆产量提供另一个可能的理论依据；项目执行期间发表第一标注论文一篇；培养博士研究生1人。