北京大学生命科学学院王伟课题组首次发现并异源重构草莓新型生物钟基因调控网络

科研动态2周前更新北京大学新闻网

299 4 0

文章导读

你以为草莓放进冰箱就进入了“休眠期”？恰恰相反，北大团队这项登上《Cell》的重磅研究揭示了一个反直觉的真相：在低温黑暗的极端环境下，草莓竟然启动了一套从未被发现的“非经典”生物钟网络。这不仅是植物学教科书级别的认知颠覆，更意味着我们过去对果蔬保鲜的理解可能存在根本性偏差。当经典基因网络失效时，是谁在“偷偷”指挥草莓抵抗病菌侵染？弄懂这套底层逻辑，或许就是未来农业减少损耗、锁住鲜味的关键。

— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。

2026年5月12日，北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心王伟研究员课题组在《细胞》（Cell）期刊发表题为“Discovery and heterologous reconstitution of a plant noncanonical quasi-circadian gene regulatory network”的研究论文。该研究以草莓为研究对象，发现了植物新型生物钟网络，并利用合成生物学手段首次实现真核生物的生物钟基因调控网络的异源重构，为全面理解植物生物钟提供了全新的视角与工具。

北京大学生命科学学院王伟课题组首次发现并异源重构草莓新型生物钟基因调控网络

论文截图

生物钟是生物在演化过程中形成的一种关键的内在计时机制，它帮助植物预测并适应外界环境的周期性变化，在生长发育及抗逆境胁迫等方面发挥重要作用。尽管不同物种的生物钟基因不同，但生物钟网络的底层调控逻辑却是一致的——由环环相扣的转录翻译反馈调控环（Transcriptional-translational feedback loops, TTFL）组成的基因调控网络（Gene regulatory network, GRN）。因此，从理论出发，在结构方面符合TTFL的GRN都有产生和调控生物节律的潜力。然而，目前关于生物钟的研究多集中于经典生物钟GRN的组分及功能，鲜少涉及网络结构性的讨论。为了更系统地理解生物钟调控的底层逻辑，分析并证明以TTFL为基本结构的GRN的特性及普适性是至关重要的。

在前期研究中，该研究团队已建立了植物生物钟与生物及非生物胁迫互作的研究技术，并系统阐明了生物钟对逆境环境的响应（PNAS, 2019）。在此基础上，研究团队基于高营养与经济价值的园艺作物——草莓，进一步系统性地解析了采后草莓果实在低温环境中的生物钟GRN调节机制及其潜在的生理功能。

北京大学生命科学学院王伟课题组首次发现并异源重构草莓新型生物钟基因调控网络

冷藏草莓果实中非经典生物钟网络工作示意图

探索GRN的普适性需要创建经典生物钟GRN失效的环境。研究发现，草莓果实中的经典生物钟GRN在采后冷藏环境中失去了稳健的昼夜节律表达。以此极端环境（持续光照、持续低温、饥饿胁迫）为出发点，该研究团队进一步评估了草莓果实全局转录组的节律性，并发现包括蛋白质生物合成、折叠和储存在内的生物过程相关基因仍表现出显著的节律性振荡。通过实验与分析相结合，该研究团队首次发现并鉴定到了一个具有生物钟网络特性的非经典类生物钟GRN。为了验证该网络具有独立产生生物节律的能力，该研究团队利用合成生物学手段首次实现了真核生物的生物钟GRN的异源重构。最后，该研究团队通过病理实验进一步证明了冷藏草莓果实中的非经典生物钟GRN参与了对灰霉菌侵染的抵抗。这一研究不仅揭示了采后植物器官中的生物钟调控机制，为全面理解生物钟提供了重要的参考资料，也为未来果蔬保鲜、品质调控乃至作物抗逆研究提供了新的思考方向。

王伟为该论文的通讯作者，北京大学生命科学学院博士后王姝瑜为论文的第一作者。北京大学现代农学院何航研究员、首都师范大学周冕教授、南京农业大学游雄教授、中国科学院植物研究所王利军研究员、北京大学现代农学研究院周军会研究员、北京农学院黄芸副教授参与了本项工作。华中农业大学康春颖教授为本研究提供了前期的指导。本工作获得了基因功能研究与操控全国重点实验室、北大-清华生命科学联合中心（CLS）以及启东创新基金等项目资助。