核分裂不寻常的核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)为何能完成正常减数分裂？

核盘菌(S. sclerotiorum)作为重要植物病原真菌，其单倍体染色体不规则分布于双核中的现象挑战了传统减数分裂认知。研究人员通过表型分离和重组分析，发现尽管存在染色体异常分布，该真菌仍能完成正常减数分裂，揭示了双核协同作用机制，为真菌生殖生物学提供了新见解。

　　

在真菌王国中，核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)堪称"植物杀手"，它能侵染600多种作物，每年造成巨大农业损失。这种土壤传播的真菌依靠其独特的黑色硬化结构——菌核(sclerotia)长期存活，在适宜条件下萌发产生子囊果(apothecium)并释放大量子囊孢子(ascospore)。令人困惑的是，核盘菌的子囊孢子含有两个细胞核，但最新研究发现这两个核竟然不规则地分配了单倍体的16条染色体，打破了"一个核包含完整基因组"的传统认知。这种奇特现象给真菌生殖生物学带来了全新挑战：在染色体被"分家"的情况下，核盘菌如何完成减数分裂？其遗传物质又是如何保持完整性的？

为解开这个谜题，研究人员开展了一项创新性研究。他们巧妙地利用两种形态突变体Sssmr1-1（形成粉色菌核）和Ssatg4（不能形成菌核）进行杂交，通过表型分离和下一代测序(NGS)技术追踪减数分裂过程。结果显示，尽管染色体分布异常，核盘菌仍能遵循孟德尔遗传规律，表现出正常的染色体分离和遗传重组。更令人惊讶的是，通过SsH4-mCherry荧光标记菌株的显微观察，研究人员发现了一种前所未有的子囊孢子发育模式：在减数分裂后形成四个双核单倍体细胞，最终发育成八个双核单倍体子囊孢子。

这项研究主要采用了以下关键技术：1) 突变体杂交与表型分离分析；2) 全基因组测序与遗传标记追踪；3) 荧光标记显微技术观察孢子发育过程；4) 基因敲除验证关键基因功能。

结果部分

减数分裂分析方法的设计

通过将Sssmr1-1和Ssatg4突变体共培养获得异核体(heterokaryon)，诱导产生子囊果并分析子囊孢子后代。表型分离比符合1:1:2的孟德尔比例(χ²=0.125,p=0.9394)，表明尽管染色体分布在两个核中，减数分裂过程仍正常进行。

Ssste50-1与Ssatg4交配后代的遗传分析

使用另一非菌核突变体Ssste50-1（MAPK通路缺陷）与Ssatg4杂交，同样观察到1:1:2的孟德尔分离比(χ²=0.792,p=0.6731)，证实MAPK通路位于自噬(autophagy)上游。

去泛素化酶基因SsJAMM1的功能鉴定

在未表征突变体M135中发现SsJAMM1基因的终止突变(stop-gain mutation)。基因敲除实验证实该去泛素化酶(DUB)对菌核形成和致病性至关重要，揭示了去泛素化在真菌发育中的新作用。

核盘菌子囊孢子发育的显微观察

通过SsH4-mCherry标记菌株发现，子囊孢子发育过程中所有细胞都含有偶数个核，包括可能的四核合子(tetrakaryotic zygote)和四个双核配子(binucleate gametes)，最终形成八个双核单倍体子囊孢子。

讨论与结论

这项研究颠覆了人们对真菌减数分裂的传统认知。尽管核盘菌将单倍体染色体组分配到两个核中，却能完成正常的减数分裂，这可能是通过两个核的紧密协同实现的。研究提出的新型子囊孢子发育模型（图7b）与传统"一个核一个基因组"模型（图7a）形成鲜明对比。

该发现不仅拓展了真菌生殖生物学的知识边界，建立的方法体系还可推广至其他真菌研究。特别是开发的共分离分析方法能高效鉴定未表征突变体的因果突变，如发现去泛素化酶SsJAMM1在发育和致病中的关键作用。研究还通过构建双突变体阐明了MAPK级联、自噬和去泛素化之间的上位关系，为理解真菌信号网络提供了新视角。

这项发表于《Nature Communications》的工作为理解核盘菌等具有非常规核结构的生物如何维持基因组完整性提供了重要线索，对开发新型抗真菌策略具有潜在指导意义。未来研究可进一步探索双核协同的分子机制，以及这种独特生殖模式在真菌进化中的意义。