中國空間站「太空芭蕾」的幕後：16載攻關、14載「履職」
2026-01-03 22:17 7,465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)
2005年，時任浙江省委書記習近平同志在浙江安吉餘村調研時，首次提出「綠水青山就是金山銀山」的「兩山」理念，深刻闡釋了生態環境保護和經濟發展辯證統一的關係。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央，把生態文明建設作為關係中華民族永續發展的根本大計，開展了一系列開創性工作，形成了習近平生態文明思想。中國大地上，生態文明建設從理論到實踐都發生了歷史性、轉折性、全局性變化，美麗中國建設邁出重大步伐。 從今天(8月9日)起，《新聞聯播》推出系列報導《感知生態之變》，從經濟社會前行的腳步中、從我們每一個人的生活中，感知新時代中國的綠色動力。今天，首先從「兩山」理念的發源地浙江安吉開始。 從「醬油色」到「安吉綠」 盛夏時節的小城安吉，綠意盎然、人潮湧動。 22000多個傳感器遍布小城的角角落落。竹林裡，碳通量監測塔上的傳感設備，實時感知著竹林的每一次呼吸，最終轉化成衡量竹林吸收和儲存二氧化碳的數值。十多年來，這裡每公頃的碳匯量增加到6.6噸。竹林成為「固碳高手」，產生的碳匯可以交易，每年給全縣竹農帶來的收儲收益就有2800多萬元。 穿城而過的這條溪流，高光譜相機定期監測著水中氨氮等汙染物指標的變化。研究人員將監測到的數據還原成這樣的影像圖，紅色代表著水中的汙染物。十多年前，溪水沿線遍布紅色。而現在，紅色消失了，當地整體水質從原來的Ⅳ類躍升到Ⅱ類。清澈的溪流中生長出20多個漂流點，一個夏天的旅遊收入就超過2億元。 浙江安吉護河志願者 高春忠：以前的水就是黑色的，家裡的醬油是什麼顏色就是什麼顏色的。現在任何地方跳下去遊泳，都可以的。 從「石頭經濟」到「綠色經濟」 衛星從太空捕捉到更多變化。二十年前，群山間遍布著70多處礦區和水泥廠。如今，高汙染高排放的化工廠不見了，變身零碳鄉村圖書館和展覽館，全年吸引遊客超120萬人次。這曾經是安吉最大的石灰巖礦坑，復綠改造後，變成了有山有水的生態度假區，高峰時一天賣出8000多杯咖啡，相當於當年開採礦產時將近一年的收入。 今天的安吉，「石頭經濟」被綠色經濟取代，全縣地區生產總值從88.96億元增長到675.57億元。「綠水青山就是金山銀山」理念也從安吉走向全國，成為全社會的共識與行動指南。黨的十八大以來，生態文明建設不斷向縱深推進，人們治理汙染，修復生態傷痕，用一條條生態紅線守護自然，把綠色轉型深入到生產和生活中，生態環境保護髮生了歷史性、轉折性、全局性變化。 人不負青山 青山定不負人 留住綠水青山，960萬平方公裡大地上，綠色發展呈現出勃勃生機。 寧夏賀蘭山東麓，昔日砂石荒灘，歷經修復，變身我國最大的釀酒葡萄連片產區。 寧夏賀蘭山葡萄酒莊園種植戶 蘇金萍：一抬頭到處都是綠色，比以前掙錢多得多了。 湖南邵陽崀山腳下，稻農們在稻田裡為朱䴉留下這樣的覓食空間，並嚴格控制農藥化肥。留住了朱䴉的稻田，生長出的稻米更受歡迎。 湖南邵陽新寧縣崀山鎮窯市村村民 雷澤配：稻穀有300畝是朱䴉稻，比別人多賣三塊錢一斤，一年來說要比別人多二三十萬(元)。 福建三明，靜謐的森林在夏天裡迎來「生命的怒放」。進入成熟期的鐵皮石斛、金線蓮、多花黃精、紅菇，讓整個森林都變身「糧庫」。這些生長於林間的野生藥材、山野菜，每年能帶來產值超1億元。 福建三明沙縣區南陽鄉種植戶 官發攀：原來我們在這個林子裡面砍砍木頭，掙點錢。現在我們搞林下經濟，搞搞旅遊，忙的時候一天好幾撥客人。 人不負青山，青山定不負人。 今天，我國在12個地區開展首批國家生態產品價值實現機制試點，300多條生態旅遊路線帶來超萬億的市場活力。蔥鬱的森林、清新的空氣、清潔的水源變成一個個流動的生態產品，良好生態環境是最普惠的民生福祉。「綠水青山就是金山銀山」的生動實踐正在不斷書寫新的篇章。 (央視新聞客戶端)
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