【新思想引領新徵程】數字鄉村建設助力農業農村現代化
2025-12-22 13:59 1,237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)
8月8日至12日，以「讓機器人更智慧，讓具身體更智能」為主題的2025世界機器人大會在北京舉辦。這場為期5天的盛會展示了機器人領域的最新突破，令觀眾大飽眼福——400多位國內外專家學者、企業家、國際機構代表齊聚一堂，共話機器人領域前沿技術，分享最新產品與應用；220家國內外知名機器人企業攜1500餘件產品集中亮相；還有100餘款新品在此首發首秀。 世界機器人大會已成功舉辦10屆。「10年來，世界機器人大會在推動科技創新與產業創新融合發展、提升機器人應用質效、擴大國際交流合作等方面持續耕耘、久久為功，不但成為全球機器人領域的『創新引領盛會』『產業促進盛會』『應用推廣盛會』『國際合作盛會』，更成為機器人賦能千行百業、走進千家萬景的推動者、參與者和見證者。」中國電子學會理事長徐曉蘭表示。 走進世界機器人大會會場，猶如進入由機器人構建的未來世界。在大會搭建的生產製造、倉儲物流、安全防護、家政服務、教育醫療等500餘個場景內，來自不同企業、形態各異的機器人同臺競技，接受觀眾的「檢閱」：有的靠近貨架，按照訂單一一取貨；有的站在球門前，拉開架勢準備撲下一記射門；還有的忙著分揀雜亂的衣物，嫻熟地疊好，並收納到整理箱內…… 這些只是機器人產業發展的一個縮影。迅速接受指令並作出反應，動作靈活、穩定、連貫，正是機器人技術高速迭代、智能水平大幅提升的最好證明。 徐曉蘭介紹，2024年，我國機器人專利申請量佔全球機器人專利申請總量的2/3。同時，機器人核心零部件形成豐富的自有產品譜系；機器人大模型、智能協同控制、人機互動等核心技術不斷突破；機器人標準工作體系初步構建，中試、檢測、認證等服務體系加速布局。 我國高度重視機器人產業發展。相關統計顯示，今年上半年，我國機器人產業營業收入同比增長27.8%，工業機器人和服務機器人產量同比分別增長35.6%和25.5%，連續12年成為全球最大工業機器人市場，我國也是全球第一大機器人生產國。另據統計，我國工業機器人產量從2015年的3.3萬套增長至2024年的55.6萬套，服務機器人產量也從2020年的662.3萬套攀升至2025年的1051.9萬套。工業機器人應用覆蓋國民經濟71個行業大類、236個行業中類，製造業機器人密度躍升至全球第三位。 此次大會期間，人氣最高的區域莫過於全球首個機器人綜合生態平臺——「機器人大世界2.0」。據了解，該平臺創新推出兩大消費業態——全球首個具身智慧機器人4S店和機器人主題餐廳「機器人焰究所」。以此為核心載體，北京經濟技術開發區與多家知名機器人企業以及北京人形機器人創新中心重大創新平臺等產業基礎聯動，構建全球機器人產業生態新地標。 奶茶、咖啡、煎餅、烤串……在「機器人焰究所」餐廳內，琳琅滿目的飲品小吃均由機器人現場製作完成。不僅如此，消費者一進入餐廳，就可以享受到全息光影迎賓、仿生人形機器人酒保服務等全流程智能服務。用餐期間，機器人樂隊演奏、歷史名人機器人脫口秀等逐一上演。該餐廳旨在打造集「舌尖體驗、文化感知、科技互動」於一體的沉浸式消費新場景。 而具身智慧機器人4S店則是為了更好地打通產業落地「最後一公裡」。它將傳統汽車4S店模式引入機器人產業，主要展示涵蓋醫療類、工業類、陪伴類、仿生類、人形雙足類、集成類、人形輪式類等7大類100餘項產品。該店面向企業端用戶構建起「場景體驗—即時銷售—服務交付」一體化模式，並融合定製化開發、金融及機器人租賃服務，為機器人企業提供從研發到市場的轉化通道，也為用戶創造深度接觸與體驗的前沿平臺。據了解，本屆大會期間，共售出機器人及相關產品1.9萬臺，銷售額超2億元。 「未來，『機器人大世界2.0』還將規劃建設機器人酒店，實現全流程智能化服務，致力於打造科技旅遊與商務新地標，持續引領機器人產業創新應用與融合發展。」北京市相關負責人介紹，目前北京市機器人產業發展水平位居全國前列。其中，人形機器人產業規模約佔全國1/3，今年上半年產業營收增長近40%，機器人專精特新「小巨人」企業數量居全國首位。今後，北京將持續加大機器人產業的發展支持力度，全力打造具有國際影響力的機器人創新高地。 (本報北京8月13日電 本報記者 李春劍 張景華 劉巖)
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