北京大学最新Cell：冰箱中的草莓会启动一套全新“生物钟”，维持昼夜节律，抵抗腐烂

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

你是否曾好奇，采摘后放在冰箱里的草莓，它们的生长已经停止，但内部的生命活动是否完全静止？

一项发表于Cell期刊的最新研究揭示了一个令人惊讶的发现——在低温冷藏（4°C）条件下，采摘后的草莓果实中的经典“生物钟”被破坏，但有一个全新的非经典“生物钟”仍在默默工作，它不仅维持着昼夜节律，还充当着抵抗灰霉病（导致植物腐烂的真菌感染）的“守门人”。

该研究以：Discovery and heterologous reconstitution of a plant noncanonical quasi-circadian gene regulatory network 为题，于 2026 年 5 月 12 日，发表在国际顶尖学术期刊Cell上，北京大学生命科学学院、基因功能研究与操控全国重点实验室、生命科学联合中心王伟研究员为论文通讯作者，王姝瑜博士为论文第一作者。

该研究的核心发现：

• 在低温条件下，许多植物的典型“生物钟”会受损；

• 草莓中一种新的基因调控网络能够产生昼夜节律；

• 在烟草中异源重建草莓的昼夜节律基因调控网络；

• 草莓中的非典型昼夜节律基因调控网络控制并促进对灰霉病的防御。

经典“生物钟”在低温下“失灵”

大多数生物，包括植物，都拥有一个内在的昼夜节律系统，即所谓的“生物钟”。它像一位精准的指挥家，协调着各种生理过程，使其与地球自转所带来的昼夜变化同步。在植物中，这个核心生物钟由一系列转录因子构成的基因调控网络驱动，例如拟南芥中的 CCA1、LHY 和 TOC1 等。

然而，当环境温度降低时，这个精密的生物钟系统往往会出问题。研究团队发现，将采摘后的草莓果实置于4°C的低温连续光照条件下储存时，其经典生物钟核心组件（例如 FvLHY 和 FvTOC1）的表达节律完全消失，变得杂乱无章。采摘后即使在 20°C 的常温下，除了 FvTOC1 外，其他大多数经典生物钟基因也失去了节律。这意味着，在草莓果实采摘后，无论是冷藏还是常温存放，其经典生物钟机制基本上都“停摆”了。

发现一个神秘的“替补”生物钟

既然经典生物钟不工作了，那么草莓果实内部的新陈代谢是否就陷入一片混沌呢？

令人意外的是，通过 RNA 测序分析，研究团队发现，在低温储存的草莓中，依然有 275 个基因保持着清晰的昼夜表达节律。这些基因主要与蛋白质的合成、折叠和储存相关。

更关键的是，在这批有节律的基因中，他们找到了 9 个转录因子。通过双荧光素酶实验和基因网络分析，研究团队最终锁定了一个由 5 个转录因子（FvGRAS、FvMYB109、FvVOZ、FvERF4 和 FvERF105）构成的核心调控网络。这个网络的结构富含负反馈调节，这与经典生物钟网络的结构特征相似，但它所使用的“组件”（转录因子）却完全不同。研究团队将其命名为“非经典准昼夜节律基因调控网络”（noncanonical quasi-circadian gene regulatory network）。

这个新发现的基因调控网络具备生物钟的关键特征：它的自由运行周期接近 24 小时；具有温度补偿能力（即在不同的温度下周期保持相对稳定）；能够被温度循环等外界信号重新设定和同步。不过，它的节律持续性不如经典生物钟长久，在长时间的自由运行条件下会逐渐衰减，因此被定义为“准”昼夜节律（quasi-circadian）。

在烟草中“重建”草莓的生物钟

为了证明这个新发现的基因调控网络本身确实具有产生昼夜节律的能力，而非依赖于草莓的其他背景，研究团队完成了一项开创性的工作——在异源植物烟草中，成功重建了这个完整的基因调控网络。

研究团队设计了一个精巧的三模块系统：一个“驱动模块”提供初始表达动力；一个“基因调控网络模块”包含五个转录因子及其自身启动子；一个“报告模块”用来监测昼夜节律输出。当且仅当所有五个转录因子都被共同表达时，报告基因才展现出稳健的昼夜节律振荡，从而强有力地证明了该基因调控网络自身就是一台独立的“昼夜节律发生器”。

不仅是“生物钟”，更是免疫“指挥官”

那么这个在低温下依然工作的“生物钟”有什么实际作用呢？研究团队进一步发现，它并不是一个可有可无的备选生物钟。当研究团队在草莓果实中进行特异性干扰这一“生物钟”时，草莓果实对灰霉菌（Botrytis cinerea，导致水果腐烂的常见病原菌）的易感性显著增强。

这表明，该“生物钟”能够“门控”并促进草莓的防御反应。在低温储存这种压力条件下，经典生物钟失效，而这个替补上场的非经典“生物钟”接管了部分指挥权，协调下游防御相关基因的节律性表达，从而帮助果实更有效地抵抗病原菌侵袭，延长保鲜期。

总结与展望

这项研究打破了我们对植物生物钟的固有认知：

1、发现了新机制：揭示了在经典生物钟失效的条件下，植物可以利用一套完全不同的基因组件构建出具备核心生物钟特性的替代基因调控网络。

2、实现了技术突破：首次在真核生物中实现了复杂昼夜节律基因调控网络的异源重建，为研究基因调控网络动力学提供了强大工具。

3、揭示了新功能：阐明了这种非经典“生物钟”在采摘后的果实免疫防御中的关键作用，连接了生物钟与植物免疫两个重要领域。

这项发现不仅深化了我们对生命节律起源与多样性的理解，也为农产品采摘后保鲜技术的开发提供了全新思路。未来，或许我们可以通过调控这个非经典“生物钟”来增强水果的抗病性，减少冷藏保存和运输过程中的损耗，让更新鲜的水果蔬菜走上餐桌。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.033