破译一种极为独特的繁殖方式

犬蔷薇（

Rosa canina

而更有趣的是，这种美丽的植物，还具有“无视遗传常规”的繁殖方式。近期，一项关于犬蔷薇的研究登上了《自然》杂志的封面。在这项研究中，科学家通过解析犬蔷薇的基因组，揭示了犬蔷薇独特的繁殖方式。

犬蔷薇。（图/Wikipedia）

打破规则的犬蔷薇

在典型的有性生殖中，生物体通常从每位亲本各继承一套染色体，从而获得两套完整的遗传信息。

染色体的结构。（图/NIH）

这是因为，染色体在减数分裂（即形成生殖细胞的过程）时能够成对配对，形成所谓的“二价体”，以确保遗传物质能正确传递给下一代。因此，大多数动植物的体细胞内通常都拥有两套染色体，即所谓的二倍体。

但对于多倍体（体细胞中拥有多套染色体）生物来说，它们的细胞中含有来自不同来源的多套基因组，这会让染色体难以顺利找到配对对象，使这一过程变得更加复杂。

对于偶数套染色体的多倍体物种，其减数分裂仍可正常进行；但对于拥有奇数套染色体的多倍体物种来说，减数分裂往往无法顺利完成，导致配子携带错误数量的染色体，甚至无法产生后代。

而犬蔷薇却非常特别，其体细胞内拥有五套染色体，在进化过程中，犬蔷薇却发展出了一种巧妙的解决方案，使其仍能实现有性繁殖。这得益于一种被称为“犬蔷薇式减数分裂”（

Canina

meiosis

五倍体犬蔷薇的减数分裂。（图/Herklotz et al. / Nature）

具体来说，在犬蔷薇的五套染色体中，只有两套能参与正常配对，形成二价体，并通过花粉和卵细胞（雄性和雌性配子）共同传递；其余三套未能配对的染色体则以单价体的形式保留下来，仅通过卵细胞传递给下一代。如此一来，犬蔷薇就将有性生殖与克隆生殖结合在了一起。

尽管科学家早在一百多年前就首次观察到了犬蔷薇拥有这种独特的减数分裂方式，但对它的分子机制的了解仍然知之甚少。

着丝粒的力量

在新的研究中，研究人员对三种不同的五倍体犬蔷薇的基因组进行了测序。他们的分析不仅精确到每一套染色体，还追溯了它们的起源。通过这些分析，他们最终在着丝粒结构中找到了答案。

着丝粒是染色体上的关键区域，在细胞分裂（包括有丝分裂和减数分裂）中起着关键作用。它是细胞分裂在过程中，纺锤丝附着的DNA区域。当纺锤丝附着到着丝粒后，组成一条染色体的两个完全相同的染色单体就会被拉向细胞的两端，从而确保新形成的两个子细胞中各自拥有一份完全相同的DNA拷贝。

研究人员发现：单价染色体上的着丝粒格外庞大，包含多次重复的犬蔷薇特有DNA序列。这些更大的着丝粒也更容易结合CENH3蛋白，而这正是连接纺锤体的关键分子。

这一发现表明，着丝粒的大小，可能决定着某些染色体在不对称减数分裂中是否被优先保留下来。也就是说，通过调节着丝粒的大小和强度，犬蔷薇可以倾向性地选择某些染色体用于遗传。

为何意义重大？

在同一个基因组中同时实现有性繁殖和克隆繁殖，并且这种模式还受着丝粒结构差异的控制——这本身就是一种极为精彩的生物学现象。而这个发现不仅拓展了我们对植物遗传机制的理解，也在农业育种中具有实际意义。

许多栽培植物也具有多套染色体，这虽使它们更易出现繁殖障碍，但同时也带来抗性更强等优势。通过深入理解犬蔷薇的生殖策略，我们或许能更精准地利用多倍体的优势，提升作物的生育能力。从长远来看，这项研究或将为培育更强健的农作物打开新思路。

#参考来源：

https://www.mpipz.mpg.de/pr-marques-2025-06-en

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09171-z

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32095807/

https://www.genome.gov/genetics-glossary/Centromere

#图片来源：

封面图：natureworks / Pixabay

首图：André Marques