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。深入解析生物钟的精密调控机理，是实现其理论转化与精准干预的先决条件。尽管现有技术已能实现对生物节律的多尺度观测，但受限于活体系统的高度复杂性，混杂变量的干扰使得我们无法对生物钟调控网络进行正交、特异的功能验证，成为生物钟领域亟待攻克的重大难题。

异源重构生物钟，是指将生物钟核心调控元件（基因或蛋白质）从复杂的原生环境中‘抽离’，并在简易、背景清晰的异源体系中“重塑”。这一策略的核心价值在于不仅实现了在分子层面无干扰或小干扰地解析生物钟的运作机理，更为定量界定各元件间的因果关系与动力学参数提供了不可替代的正交平台。尽管原核生物的磷酸化生物钟重构已取得突破性的进展，但针对以“转录-翻译”为基础结构的复杂生物钟基因调控网络，始终难以在异源系统中实现重构。

2026年5月12日，北大-清华生命科学联合中心王伟课题组在国际知名学术期刊Cell上在线发表了题为“Discovery and heterologous reconstitution of a plant noncanonical quasi-circadian gene regulatory network” 的最新研究成果，首次实现了以“转录-翻译”为基础结构的植物生物钟基因调控网络的异源重构，为生物钟的机制解析提供了全新的研究范式。

在本研究中，研究团队针对采后草莓果实中发现的新型生物钟基因调控网络在烟草叶片中完成了异源重构，并成功检测到该网络产生的节律信号。研究团队建立了“驱动模块”，“基因调控网络（Gene regulatory network, GRN）模块”和“报告模块”组成的异源重构系统，并通过多组实验排除了烟草内源生物钟节律对外源草莓生物钟调控网络的节律影响。在完成网络基础构建后，研究团队还对该网络的可持续性、可重置性、可调控性和温度补偿效应等多种生物钟特性进行检测，充分证明了在烟草系统中看到的节律信号是由异源草莓基因调控网络产生的，且该网络具有生物钟特性。

为了进一步验证该系统的普适性，研究团队同时尝试在烟草系统中重构部分拟南芥经典生物钟基因调控网络。值得注意的是，烟草本源的生物节律对外源拟南芥的生物钟基因产生了巨大的节律性干扰。在破坏烟草节律稳态的基础上，研究团队基本完成了部分拟南芥经典生物钟基因调控网络的异源重构。

生物钟网络异源重构操作示意图

综上所述，这项研究首次实现了以“转录-翻译”为基础结构的植物生物钟基因调控网络的异源重构，并提供了草莓和拟南芥生物钟网络异源重构成功的案例。这项突破不仅填补了高阶生命体在时间生物学研究工具上的巨大空白，也为生物钟的机制解析提供了全新的视角和方向。