这位北大博后一出手就是“王炸”中国科学报
凌晨两点,实验室的灯还亮着。王姝瑜蹲在培养箱前,每隔4小时重复一次取样、标记、冷冻、记录。窗外漆黑一片,此时,她的世界里只有草莓、时间和那些看不见的基因。这个过程要持续整整48小时,意味着两个昼夜无法睡一个整觉。设好闹钟,刚迷迷糊糊睡着一会儿,刺耳的铃声就把她拽起来,反复循环,像一场没有尽头的马拉松。
这样的日子,她过了将近六年。
每年,全球有近三分之一的草莓在运输途中腐烂。这些娇嫩的果实离开母体后,被装进冷链箱,踏上触达消费者的旅途。有的草莓甚至要跨过大洋,穿过时区。没有人问过它们,是否适应这种“时差”。
而在北京大学生命科学学院王伟团队的实验室里,一个问题被反复追问:采摘后的草莓,还有“时间感”吗?答案出乎所有人的意料。近日,博士后王姝瑜以第一作者身份在《细胞》杂志发文,揭示了植物新型生物钟网络与免疫的互作机制,为果蔬保鲜和作物抗逆打开了全新的思路。
一个“反常”的发现:经典生物钟,停工了
草莓是典型的“娇气包”。
它不是那种摘下来还能慢慢变甜的水果。草莓属于非呼吸跃变型果实,必须在完全成熟后才能采摘。这意味着,当它离开母体植株的那一刻,就已经是它最好吃、也最脆弱的时候——糖分饱满、果肉柔软,简直是真菌眼中的“满汉全席”。
采后的损失有多严重?数据显示,全球草莓在储运过程中的腐烂率居高不下,每年约有30%的果实还没来得及上桌,就已经烂在了路上。这不仅仅是食物浪费,更是实打实的经济损失。仅中国2025年的草莓进出口总量已逼近16万吨,进口量同比激增62.7%,一个“卡脖子”的问题摆在面前:如何让这些娇嫩的果实走得更远、放得更久?
冷链运输是目前最普遍的解决方案。4℃的恒温的货柜,确实能延缓衰老,却也带来一个意想不到的问题——生物钟紊乱。
植物的生物钟,是一套精密的计时系统。从拟南芥到水稻,科学家早就发现,植物体内的基因表达会跟着日出日落起伏,调控着光合作用、开花、抗病等一系列生理活动。这套系统的核心,是一个由多个基因组成的调控网络,像钟表里的齿轮一样环环相扣。
但那是长在土里的植物。采摘之后,脱离了母体、被塞进恒温恒光的冷库,草莓的“体内时钟”还会走吗?
王姝瑜和导师王伟决定用高通量测序技术,看看采后草莓的基因表达到底在发生什么。结果出乎意料。
▲实验用草莓,种植在温室中,野生草莓(森林草莓),成熟果子为白色
那套植物界公认的经典生物钟调控网络,在采后草莓里几乎“停工”了——关键基因的表达几乎没有节律性。就像一个钟表,指针彻底停住了。
这个发现本身已经够让人惊讶。但更让人意外的是另一个信号:在经典网络失活的同时,仍然有200多个基因保持着极其规律的振荡,周期接近24小时。它们是谁?它们在干什么?王姝瑜把这些基因拿出来做分析,发现它们主要集中在翻译相关的通路上——蛋白质的合成、折叠和储存。这暗示着,采后的草莓虽然关闭了“主时钟”,却激活了一套完全不同的“备用时钟”。
接下来的工作,是找出这个新网络的“指挥中心”。
从200多个基因里,王姝瑜筛出了9个转录因子——它们是基因的“开关”,可以调控其他基因的表达。接下来的两年,她像拼图一样,一点一点拼出了这9个转录因子之间的调控关系。双荧光素酶报告实验、体内和体外验证……每一个调控箭头都要有证据支撑,每一个结论都要反复确认。
最终,她构建出了一个潜在的节律调控网络图谱。这个网络在4℃的低温中被激活,能够自主产生节律,并且在14℃的环境中依然存在。这一套网络是植物在极端环境(低温、恒光、饥饿)下启动的一套应急计时系统。
找到了钟,下一步是问:这个钟有什么用?
王姝瑜把目光投向了灰霉菌——草莓采后腐烂的“头号元凶”。她设计了一组精妙的实验:让两组草莓分别处于“节律正常”和“节律紊乱”的状态,然后在一天中的不同时间点分别接种灰霉菌。
结果非常清晰。节律正常的草莓,对灰霉菌的抗性呈现出明显的昼夜节律——某些时间点接种,病菌扩散缓慢;另一些时间点,病情迅速加重。而节律紊乱的草莓,不仅抗性的节律消失了,整体的抗病能力也显著下降。
这意味着,这套非经典的生物钟网络,直接调控着草莓的免疫系统。钟走得准,草莓就更能扛住病菌。
这个发现为果蔬保鲜打开了一扇全新的窗户。传统的保鲜思路要么靠化学药剂,要么靠物理阻隔,前者有残留风险,后者成本高昂。而这项研究表明:通过调控采后草莓的生物钟,就可以增强它的天然抗病能力——不引入任何外源化学物质,不增加额外的成本。未来的某一天,或许只需在冷链中施加特定的光照周期和温度周期,就能帮草莓“校准时间”,让它的抗病基因在最需要的时候高表达。
当然,这项研究还在实验室阶段。但为了回应审稿人关于“普适性”的质疑,王姝瑜在第二轮补实验时,把葡萄和番茄也测了一遍。结果与草莓高度一致——潜在的生物钟网络调控机制可能广泛存在于采后果蔬之中。
六年“死磕”,磨出一篇顶刊
2020年初,王姝瑜正式开始了这个课题。
她不是第一个注意到“采后保鲜”问题的人,但她可能是第一个从生物钟角度把这件事讲清楚的人。这个“第一”的背后,是整整六年的专注。
“我所有的精力都在这个工作上面。”她说,“博士五年加博士后一年,没有发过别的论文。这是第一篇。”
六年只做一件事,需要极大的耐心。最大的困难,来自取样。
研究生物钟,最基本的方法就是每隔几个小时取一次样,连续48小时,然后看基因表达的动态变化。王姝瑜的设计是每隔4小时取一次样,这意味着她要连续熬两天。早上6点开始,晚上10点、凌晨2点、早上6点……循环往复。
▲凌晨,王姝瑜在处理草莓植株。
但取样只是第一步。更大的挑战在于,这不是一条有“上帝视角”的路。她不知道哪个条件会有效,哪个方向能走通。前两年取了很多样品,做了很多不同条件的测试,大部分都是“没用”的。试完发现不行,只能放弃,换一个方向再试。
“我们是在摸索中前进的。”她说,“每一步都需要补充新的数据,每一个阶段都可能推翻之前的假设。”
这个课题前前后后经历了多轮大规模的补充实验。最艰难的一次,来自审稿人的质疑。
文章投到《细胞》后,第一轮给了大修。补了八九个月的实验,投回去,结果被拒稿了。
拒稿的理由很硬核:审稿人认为,这个新发现的生物钟网络耦合性太差,五个核心组分的周期在18到26小时之间,彼此差异较大,不像一个“正常”的生物钟。
王姝瑜没有争辩。她知道,审稿人的质疑是客观的。但要回答这个问题,光靠生物学的实验已经不够了。
她和导师王伟研究员商量后,找到了数学系的老师合作,对网络进行了建模。数学模型告诉他们:在特定的实验条件下,这种周期差异是合理的,恰恰是这个新网络在极端环境下的独特特征。
“如果没有建模,光从生物学的角度是说服不了审稿人的。”她说。
为了验证审稿人提出的这个网络的普适性问题,王姝瑜在第二轮补实验又花了七个月。葡萄、番茄、更详尽的抗病数据、更扎实的分子验证……全部补完之后,文章重新投出,一个月后,被接收。
从2024年5月第一次投稿,到2026年4月正式接收,整整两年。如果把前期所有的摸索算进去,这个课题的周期接近六年。
“被拒稿的时候挺难受的。”王姝瑜说,“但冷静下来之后,我觉得审稿人的意见是客观的、合理的。如果我不补,去投别的期刊,大概率会遇到同样的问题。”
她没有逃避,而是选择了“死磕”。


