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广州大学团队揭示LEAFY基因在大豆花器官发育中的重要性，助力农业生产新篇章

花匠小妙招
2025-05-10 04:05

近年来，随着全球人口增长及气候变化的影响，农业生产面临前所未有的挑战。在这一背景下，控制植物生长和生产力的基因研究显得尤为重要。近日，广州大学孔凡江与刘宝辉教授主导的研究团队在《aBIOTECH》期刊上发表了一篇题为“LEAFY1和2在大豆花器官发育中的重要性”的论文，标志着大豆基因研究的一个重要里程碑。

LEAFY基因在植物花器官发育中起着关键作用，特别是在拟南芥中，其功能已经广为人知。然而，对于大豆而言，LEAFY基因的研究却相对薄弱。这次研究重要的一步是首次在大豆中确立了两个LEAFY同源基因，分别命名为LFY1和LFY2。通过精细的实验设计，研究团队利用ddPCR方法，发现这两个基因在未开放的花和生长点中都有显著的表达，尤其是LFY2的转录丰度高于LFY1。这一发现为进一步的基因功能研究提供了基础数据。

在对大豆生殖的研究中，花器官的发育至关重要，而LFY基因在此过程中的表达和调控显得尤为重要。原位杂交实验结果显示，LFY1和LFY2在大豆的花分生组织中产生强信号，表明它们参与了成熟花器官的发育过程。研究者通过基因编辑技术创建了lfy1和lfy2的单突变体，以及lfy1lfy2的双突变体，观察到lfy2突变体的植株在叶腋处形成的成簇叶状结构，导致植株不育，显著影响了花器官的正常发育。

在田间试验中，研究团队分别在高纬度的石家庄和低纬度的广州种植这些突变体材料，观察到了显著的表型差异。虽然lfy1的植物发育情况正常，但lfy2的植物成熟的豆荚数量非常少。由此，作者提出，LFY基因以一种不均衡的方式调控大豆花器官发育，LFY2基因在其中起着主要作用。这一发现不仅有助于理解大豆花器官的形成机制，也为圈定基因潜力，进而优化大豆产量和品质提供了新的思路。

此外，该研究还探讨了LFY与AP1基因之间的相互关系。结果显示，LFY基因可以通过调控AP1的转录来影响花器官的发育，而AP1在植物的花器官发育中同样扮演着重要的角色。这一合作验证了在这些重要植物基因间存在的复杂调控网络，说明在基因调控中不同基因间的综合性作用。

随着精细化农业的兴起，植物基因编辑技术的应用为农业生产带来新的机遇。利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术，科学家们正在不断优化和培育高产、高抗性、大豆等作物，以满足日益增长的全球粮食需求。同样，LEAFY基因在其他作物的应用研究也在推动生物技术的发展。

这项研究得到了国家自然科学基金与广东省自然科学基金的支持，广州大学的王玲爽、刘欢及陈磊等人也对研究做出了贡献，他们是本文的共同第一作者。这一研究成果不仅填补了大豆LEAFY基因的研究空白，也为今后的大豆育种工作提供了强有力的数据支持。

总结来说，广州大学的这一研究为探索大豆花器官发育的分子基础提供了新的视角。同时，LEAFY基因的发现有助于在未来的农业生物技术研究中，提高农作物的产量和稳定性。随着基因组学及生物技术的发展，未来的农业生产将更加依赖科学的支持，推动农业向高效、可持续发展迈进。此研究的进展，无疑为我们打开了农业科技的新局面。

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