四川大学发表最新Science论文

细胞核定义了真核生物，使大分子得以分隔并实现细胞调控。每个细胞核被认为包含一套或多套单倍体染色体（1N）。

2025 年 5 月 15 日，四川大学生命科学学院张跃林教授团队联合加拿大英属哥伦比亚大学李昕教授团队（徐妍、田雷、谭金宜为共同第一作者），在国际顶尖期刊 Science 上发表了题为：Distribution of haploid chromosomes into separate nuclei in two pathogenic fungi 的研究论文，四川大学生命科学学院为该论文第一完成单位和第一通讯单位。

该研究揭示了真菌染色体分配的一种全新机制，挑战了经典遗传学和细胞生物学理论，为染色体生物学开辟了新途径。

在这项最新研究中，研究团队发现，病原真菌核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）和灰霉菌（Botrytis cinerea）的单倍体细胞在分配染色体时，每个细胞核中只含有单倍体染色体的子集（≤ 1/2 N）。研究团队通过细胞学和分子学方法，包括染色体计数、荧光原位杂交、基于流式细胞术的 DNA 测量，以及单细胞核聚合酶链反应实验，对这种不寻常的染色体分布情况进行了确认。

具体来说，核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）的基因组包含 16 条染色体（1N = 16），利用高分辨率荧光显微镜统计双核子囊孢子内的染色体数量，研究团队发现，其每个孢子仅含约 16 条染色体，而非理论上的 32 条。进一步的荧光原位杂交实验显示，结合特定染色体的 DNA 探针只在双核孢子的一个细胞核中出现信号；作为对照的端粒探针则在两个细胞核中均有荧光信号。这一结果表明，每个细胞核仅携带部分染色体。流式细胞术分析也支持这一结论：核盘菌细胞核的 DNA 含量仅为整个基因组的一半。通过单个细胞核的 DNA 检测进一步证实，染色体被非对称地分配至不同细胞核中，且并无明显分配规律。

更令人惊讶的是，这一现象同样存在于与核盘菌密切相关的灰霉菌（Botrytis cinerea）中。研究团队发现，灰霉菌的分生孢子平均包含 4-6 个细胞核，而每个细胞核仅包含 3-8 条染色体，而非完整的 18 条（1N = 18）。这表明染色体不均分配机制在多核真菌中可能具有一定的普遍性。

核盘菌会以不规则方式将其 16 条单倍体染色体分配到两个细胞核中 灰霉菌会以不规则方式将其 18 条单倍体染色体分配到同一个孢子的不同细胞核中

这些发现挑战了长期以来遗传学和细胞生物学对染色体分配的固有认知，为探索多核真菌的发育机制、适应进化和耐药性产生提供了新视角。

研究团队进一步推测，这种“非对称染色体分配”机制可能暗藏着真菌的进化智慧： 1、快速适应环境变化：不同细胞核内的基因组合差异，为真菌在不利条件下提供了更大的适应空间，通过核间协作或竞争，加速优良基因组合的筛选与保留； 2. 提升抗药性演化速度：以抗药性著称的灰霉菌，可能正是通过染色体拆分，加快了产生突变和耐药基因的速度