作物叶片形态是决定光合效率与产量的关键因素。大豆作为全球最重要的豆科作物之一，是人类植物蛋白和食用油的主要来源，其典型的复叶（三出复叶）结构蕴藏着形态可塑性。解析其形态建成的调控网络，对于通过遗传育种优化株型、提升光合产能具有重要科学价值。

2026年4月，中国科学院西双版纳热带植物园（以下简称“版纳植物园”）陈江华研究员团队在Cell Reports期刊上发表了题为The AP2 transcription factor LF1 coordinates auxin signaling and LFY/FLO pathway to control leaflet number determination in soybean的研究论文。该研究系统解析大豆复叶发育过程中AP2家族转录因子LF1如何通过整合生长素信号与关键发育通路，精细调控小叶数目的分子机制。

复叶的形态建成始于茎顶端分生组织，随后发育过程需要多种信号分子与转录因子在特定时空协同作用，决定小叶的起始位置、数目与排列方式。其中LFY/FLO类基因是调控小叶发生的核心“开关”。此前，陈江华团队系统解析了多个抑制因子如何“关闭”LFY同源基因的表达以决定复叶模式。然而，直接“启动”该基因表达、促进小叶发生的激活机制长期未知。

该研究从一个天然变异的大豆多叶突变体Lf1入手。与野生型的三小叶不同，Lf1突变体可稳定产生五个掌状排列的小叶，叶片总面积增加约20%，展现出可观的光合产能提升潜力。遗传分析与转基因实验鉴定出LF1基因编码DRN/DRNL同源的AP2/ERF转录因子。Lf1突变体基因的编码区存在单个碱基替换，导致其AP2结构域中一个高度保守的天冬氨酸（Asp）变为甘氨酸（Gly）。

进一步研究发现，这一细微的氨基酸改变，赋予了Lf1蛋白更强的功能。结构模拟与生化实验表明，突变后的Lf1蛋白能更高效地结合DNA上的特异序列（GCC-box），从而显著增强其自我激活能力。这种“自增强”效应导致Lf1蛋白在小叶原基中异常累积与异位表达。那么，过度激活的Lf1如何引发“多小叶”表型？通过转录组分析、原位杂交及一系列分子实验，发现LF1的直接下游靶基因正是调控小叶发生的核心因子——GmLFYa和GmLFYb。LF1通过结合这些靶基因编码区内的GCC-box，直接激活它们的表达。在Lf1突变体中，GmLFYs的表达量显著升高且表达域扩展，最终驱动了额外小叶原基的起始。遗传上位性分析进一步证实GmLFYs基因是Lf1突变体产生多小叶表型所必需的。

研究还揭示了LF1是连接生长素信号与LFY/FLO通路的关键节点。LF1的表达模式与生长素分布高峰高度重合，且能被外源生长素快速诱导。然而，深入分析还发现生长素对LF1的调控具有“上下文依赖性”，可能存在复杂的反馈机制，这为理解生长素如何动态调控复叶发育中小叶发生过程提供了新视角。该研究深化了我们对植物器官发生和形态多样性产生机制的理解，也为通过编辑关键调控因子、精准设计大豆乃至其他作物的理想株型提供了新的分子靶标与理论依据。

版纳植物园陈江华研究员和贺亮亮研究员为该论文共同通讯作者，王东法博士（已毕业）、贺亮亮、周璇博士（已毕业）和黑龙江省农业科学院牡丹江分院宗春美博士为该论文并列第一作者。该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点项目、面上项目、云南省“云岭学者”和“兴滇英才支持计划”等项目的支持。

图. Lf1调控复叶发育的遗传分析和分子机制。