編輯丨王多魚

排版丨水成文

細(xì)胞核定義了真核生物，使大分子得以分隔并實(shí)現(xiàn)細(xì)胞調(diào)控。每個(gè)細(xì)胞核被認(rèn)為包含一套或多套單倍體染色體（1N）。

2025 年 5 月 15 日，四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張躍林教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)李昕教授團(tuán)隊(duì)（徐妍、田雷、譚金宜為共同第一作者），在國(guó)際頂尖期刊Science上發(fā)表了題為：Distribution of haploid chromosomes into separate nuclei in two pathogenic fungi 的研究論文，四川大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院為該論文第一完成單位和第一通訊單位。

該研究揭示了真菌染色體分配的一種全新機(jī)制，挑戰(zhàn)了經(jīng)典遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)理論，為染色體生物學(xué)開辟了新途徑。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，病原真菌核盤菌（

Sclerotinia sclerotiorum

）和灰霉菌

Botrytis cinerea

）的單倍體細(xì)胞在分配染色體時(shí)，每個(gè)細(xì)胞核中只含有單倍體染色體的子集（≤ 1/2 N）。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)細(xì)胞學(xué)和分子學(xué)方法，包括染色體計(jì)數(shù)、熒光原位雜交、基于流式細(xì)胞術(shù)的 DNA 測(cè)量，以及單細(xì)胞核聚合酶鏈反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，對(duì)這種不尋常的染色體分布情況進(jìn)行了確認(rèn)。

具體來(lái)說(shuō)，核盤菌（

Sclerotinia sclerotiorum

）的基因組包含 16 條染色體（1N = 16），利用高分辨率熒光顯微鏡統(tǒng)計(jì)雙核子囊孢子內(nèi)的染色體數(shù)量，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，其每個(gè)孢子僅含約 16 條染色體，而非理論上的 32 條。進(jìn)一步的熒光原位雜交實(shí)驗(yàn)顯示，結(jié)合特定染色體的 DNA 探針只在雙核孢子的一個(gè)細(xì)胞核中出現(xiàn)信號(hào)；作為對(duì)照的端粒探針則在兩個(gè)細(xì)胞核中均有熒光信號(hào)。這一結(jié)果表明，每個(gè)細(xì)胞核僅攜帶部分染色體。流式細(xì)胞術(shù)分析也支持這一結(jié)論：核盤菌細(xì)胞核的 DNA 含量?jī)H為整個(gè)基因組的一半。通過(guò)單個(gè)細(xì)胞核的 DNA 檢測(cè)進(jìn)一步證實(shí)，染色體被非對(duì)稱地分配至不同細(xì)胞核中，且并無(wú)明顯分配規(guī)律。

更令人驚訝的是，這一現(xiàn)象同樣存在于與核盤菌密切相關(guān)的灰霉菌（

Botrytis cinerea

） 中。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，灰霉菌的分生孢子平均包含 4-6 個(gè)細(xì)胞核，而每個(gè)細(xì)胞核僅包含 3-8 條染色體，而非完整的 18 條 （1N = 18） 。這表明染色體不均分配機(jī)制在多核真菌中可能具有一定的普遍性。

核盤菌會(huì)以不規(guī)則方式將其 16 條單倍體染色體分配到兩個(gè)細(xì)胞核中

灰霉菌會(huì)以不規(guī)則方式將其 18 條單倍體染色體分配到同一個(gè)孢子的不同細(xì)胞核中

這些發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了長(zhǎng)期以來(lái)遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)對(duì)染色體分配的固有認(rèn)知，為探索多核真菌的發(fā)育機(jī)制、適應(yīng)進(jìn)化和耐藥性產(chǎn)生提供了新視角。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步推測(cè)，這種“非對(duì)稱染色體分配”機(jī)制可能暗藏著真菌的進(jìn)化智慧：

1、快速適應(yīng)環(huán)境變化：不同細(xì)胞核內(nèi)的基因組合差異，為真菌在不利條件下提供了更大的適應(yīng)空間，通過(guò)核間協(xié)作或競(jìng)爭(zhēng)，加速優(yōu)良基因組合的篩選與保留；

2. 提升抗藥性演化速度：以抗藥性著稱的灰霉菌，可能正是通過(guò)染色體拆分，加快了產(chǎn)生突變和耐藥基因的速度。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7811