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2025-12-28 01:29 6,728次浏览北京8月4日電 (記者 孫自法)在生命科學領域，基因組編輯技術的迅速發展和廣泛應用，為基礎研究和應用開發提供強大的技術支撐。不過，大片段DNA(脫氧核糖核酸)編輯一直面臨重大挑戰，對數千乃至數百萬鹼基的精準操縱更是基因編輯領域的核心難題，備受關注。 育種和基因治療有巨大應用潛力 來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所(遺傳發育所)的消息說，該所高彩霞研究員團隊最新研發出一種新型可編程的染色體編輯技術(Programmable Chromosome Engineering，PCE)。該技術在動植物中實現了從千鹼基到兆鹼基級別DNA的多類型染色體精準操縱，顯著提升了真核生物基因組的操縱尺度和能力。 利用大片段DNA精準操縱技術，研究人員不僅能實現多基因疊加編輯，還可通過操控基因組結構變異，為作物性狀改良和遺傳疾病治療開闢新路徑。同時，該技術有望推動新型育種策略的發展，例如通過操縱遺傳連鎖、調控重組頻率實現育性控制，以及消除連鎖累贅，充分釋放野生種質資源中優異等位基因的育種潛力。此外，精準染色體編輯技術的突破將加速人工染色體構建，在合成生物學等新興領域也有重要的應用前景。 本項研究PCE系統的開發和精準染色體編輯示意圖。中國科學院遺傳發育所 供圖 這項攻克大片段DNA精準編輯的重要成果論文，北京時間8月4日深夜在國際知名學術期刊《細胞》(Cell)上線發表。審稿人評價認為，中國團隊發表的研究工作，代表了基因工程領域的重大突破，在育種和基因治療方面具有巨大的應用潛力。 系統應用受到3個關鍵問題制約 論文通訊作者高彩霞研究員介紹說，以基因編輯工具CRISPR及其衍生技術為代表的編輯系統，通過可編程的嚮導RNA(核糖核酸)引導Cas9等核酸酶靶向基因組特定位點，已廣泛應用於特定鹼基和短片段DNA的精準編輯。但針對大片段DNA編輯，現有工具在編輯效率、尺度、精準性及類型多樣性等方面仍存在明顯不足。 研究團隊發現，位點特異性重組酶(Cre-Lox)系統具有染色體水平DNA操縱潛力，其原理是在基因組中引入Lox序列後，由Cre重組酶介導Lox位點之間的DNA重組來實現全基因組範圍內的遺傳操縱。 然而，Cre-Lox系統的應用受到3個關鍵問題的制約：Lox位點固有的對稱性導致重組反應可逆，不利於目的編輯的發生；Cre酶作為四聚體工作，提升其活性的工程改造難度高；重組後特異性位點殘留，影響編輯的精準性。 構建兩個可編程染色體編輯系統 高彩霞指出，為逐一突破上述限制，在本項研究中，研究團隊構建出系統性技術路徑：首先，開發高通量重組位點快速改造平臺，並提出不對稱Lox位點設計原則，成功創製新型Lox變體，保持高效重組效率的同時將可逆重組活性降低至陰性對照水平。 其次，基於研究團隊此前自主開發的融合蛋白通用逆摺疊模型、結構與進化約束信息的蛋白定向進化平臺AiCE，實現對Cre蛋白多聚化界面的精準優化，獲得重組效率提升至3.5倍的工程化Cre蛋白變體。 最後，研究團隊創建並優化了重組酶的無痕編輯策略Re-pegRNA，利用引導編輯器的高效編輯特性，通過設計特異性pegRNA對重組後殘留的Lox位點進行「重引導編輯」，將其精準替換為原有基因組序列。 通過這三項技術的集成優化，研究團隊成功構建PCE與RePCE兩個可編程染色體編輯系統，可對不同Lox位點的插入位置和方向進行靈活編程，實現鹼基從千比特(kb)到兆比特(Mb)尺度的大片段DNA精準無痕操縱。 研究團隊表示，他們在動植物細胞中，利用新研發的系統已成功實現18.8 kb超大片段DNA的定點整合、5 kb序列的定向替換、12 Mb的染色體倒位、4 Mb的染色體刪除及整條染色體的易位。他們還利用新型大片段DNA精準操縱技術，成功創製含315 kb精準倒位的抗除草劑水稻種質，展示出其廣泛應用前景。 據了解，AiCE成果7月上旬已在線發表於《細胞》，並將與此次研究成果以背靠背形式於8月下旬在《細胞》紙質版正式刊出。(完)
晉城8月11日電 題：碩果滿枝梨飄香 山西高平打造「梨」想生活 作者 楊佩佩 李金莎 李娜 立秋時節，在山西晉城高平市馬村鎮大周村的梨園，金燦燦的皇冠梨掛滿枝頭，遊客們穿梭在梨樹間，一邊品嘗脆甜的梨果，一邊體驗採摘的樂趣，盡享田園豐收喜悅。 「我家住在附近，聽說這裡的皇冠梨熟了，特意過來採摘。」遊客陳愛梅說，這裡的皇冠梨皮薄、肉脆、水分足，準備多採摘一些，帶給家人和朋友們。 在高平市馬村鎮大周村的梨園，金燦燦的皇冠梨掛滿枝頭。 邢宇琛 攝 梨園負責人韋國成說：「我們成立了合作社，流轉130畝土地，種植皇冠梨和大黃梨兩個品種，梨樹達5000多棵。初秋正是皇冠梨上市的季節，這幾天來採摘的遊客和上門收購的客商都不少。」 梨果品質好，管護是關鍵。在梨樹種植過程中，韋國成對村民們進行技術培訓，採用科學化、精細化的方法對梨樹進行全生長周期的管護，並帶動50多名村民在家門口就業。據介紹，今年是梨園掛果的第二年，從長勢和採收情況來看，皇冠梨總產量預計在2.5萬斤。 韋國成表示，皇冠梨採摘期可持續至9月份，摘完皇冠梨是黃梨成熟的季節，現階段通過田園採摘和現摘現銷的模式，進一步拓寬銷路。接下來將利用短視頻加強宣傳，吸引更多遊客走進梨園，體驗田園採摘的樂趣。 成片的梨樹鬱鬱蔥蔥。 邢宇琛 攝 連日來，高平市陳區鎮開化寺鑫森源種植專業合作社的丹霞紅梨同樣迎來採收期，村民們搶抓時機，忙著採摘、分揀、裝箱，搶「鮮」供應市場。 「我們每天六點多就來梨園採摘了，這個品種的梨皮薄多汁，摘的時候得輕拿輕放，還得保留果柄，這樣保鮮期會更長。裝箱時，我們還要逐個檢查，有蟲眼或者裂口的都會剔除，保證品質。」村民姬豔花一邊採摘，一邊分享採摘技巧。 該合作社共流轉土地300餘畝，主要種植晚秋黃梨，以及1000餘棵丹霞紅梨、2000餘棵玉露香梨，並利用條塊地套種皇冠梨、核桃、蘋果及時令蔬菜，構建起「多元種植、錯峰上市」的產業格局，讓土地效益最大化。 村民們提著小桶穿梭於果樹間，嫻熟地採摘成熟的梨果。 郭少宇 攝 「目前，丹霞紅梨已全部成熟，預計一周內完成採收，總產量可達2萬餘斤。除固定客商上門收購，每天還有許多遊客前來採摘，日均銷量大概1000斤，銷路很不錯。」合作社負責人張巧梅說，隨著玉露香梨、晚秋黃梨陸續成熟，合作社將抓住時節，組織村民做好採收工作，在保障市場供應的同時，帶動更多村民在家門口就業增收。(完)
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