農業農村部派出工作組赴18個省份調研指導秋糧生產和防災減災
2025-12-28 14:44 1,281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)
黃阿忠 好多年前，一學生作畫出新招，把自己拍街道的照片，利用電腦軟體，製作成有油畫效果(據說也可做成版畫、中國畫效果)的圖片列印，然後畫在畫布上。畫好的作品有新的面貌，然後順利入選美術大展。後來那位學生利用電腦軟體，製作了不少差不多樣式的作品。記得那個時候已有3D列印，可以列印很多東西，複製的效果也很好，還可以用來做雕塑，輸入構思想法、形式要求、風格流派，會整一個立體的雕塑出來，顛覆了學習雕塑的認知。 現在這種高科技的製作在繪畫界被很多人採用。近年來的全國美展中有好多作品藉助高科技、電腦軟體製作，入選率很高，有些作品還能獲獎。 AI將數位技術在繪畫中的應用帶入2.0時代。它可以自己生成畫面，只需給它一個指令：畫日出、朝霞、漁船、海島，畫高山、草原、駿馬、奶牛，像阿拉丁「神燈」一樣，要什麼有什麼，什麼都能畫。畫出來的畫可以說是沒有缺點了，用一個陳詞濫調形容，叫做栩栩如生，惟妙惟肖，讓你目瞪口呆。 AI科技確實為人類帶來了福音，提供了很多幫助，但AI無法獲取人類的生命體驗，豐富的人生經歷、情感、情緒的波動過程等。人類在這個世界存在，有些涉及思想、情感，是不能複製的。比如AI畫畫，因為沒辦法搜集「靈魂」「思維」的大數據，故而畫不出精、氣、神，藝術家的「靈魂」「思維」，千種萬樣是不可能摹仿的。再如那個在電腦上用照片做成油畫「效果」來畫畫的學生，雖有一時效應，但如法炮製的作品似曾相識，遏止了畫家的創作想像力。3D列印可以幫助解決一些問題，減少繁重的勞動，雖然做出了雕塑，但是作為藝術，總感覺缺少了什麼。最主要的是那些高科技製作的作品，沒有創造力、生命力，缺乏情感的溫度。AI可以畫任何東西，但沒有個性，只是表面的「好看」，最核心的問題是無法製造「情」。 中國國家博物館最近有一個展覽，題為《涅瓦河畔的遐思》，展出俄羅斯巡迴畫派核心畫家列賓的多幅代表作。列賓為《伏爾加河上的縴夫》畫了大量的肖像速寫、場景素描，從平時搜集的素材到創作，從田野村莊到涅瓦河畔的遐想，他腦海中的畫面轉換，AI不會想到，也得不到這些數據。列賓曾接到過訂單，以某某議會為主題創作，他堅持要求為每個議員寫生，AI恐怕無法做到這些面對面的交流寫生。英國畫家弗洛伊德被邀畫伊莉莎白女王，弗洛伊德要求不用照片，讓女王坐在那裡讓他寫生，而且是一次次往返。靠照片資料AI也許也能畫女王，但合成出來的肖像，是絕對不會生動而有溫度。 再看展覽《締造現代：來自巴黎奧賽博物館的藝術瑰寶》，上海浦東美術館帶來米勒的《拾穗者》、高更的《大溪地的女人》、梵谷描繪在法國南部生活時「私密空間」的《梵谷在阿爾勒的臥室》、雷諾瓦代表作《鋼琴前的女孩》、莫奈的三幅代表作以及《夏末的乾草堆》等等。也許AI根據藝術流派及畫家的數據，能合成製作他們的作品，但畫不出米勒「拾穗」的情感、無法還原高更、梵谷的生存環境空間，也不會寫生母與子，坐在路邊上畫教堂、港口、草垛。自然的氣氛、人的情感AI無法複製。 荷蘭畫家倫勃朗，接受了13個皇家御用火槍手的訂約，用湊份子的方式請倫勃朗畫集體肖像。倫勃朗接受訂單後，為他們創作了一幅題為《夜巡》的油畫。作品描述了火槍手在出徵前巡邏的場景，不按常理出牌，畫面有氣氛、有意味、有出發前準備的動作、有各人位置聚散的構思。如果請AI幫助按部就班安排各人的位置，委託人或許會很滿意，可我們今天還能看到這幅有思想、有藝術追求的曠世之作嗎？ 我又想起澳大利亞的原住民藝術，有平面立體的、編扎蠟染的、雕刻裝置、丙烯版畫等，形式多樣，風格各異。作品大抵以圖騰為元素，線勾、色塗，或意趣、或抽象；稚拙乃土著藝術之本色，如同非洲藝術、中國少數民族藝術及民間繪畫藝術，如此構畫顯現出一種異域審美與一種神秘境界；原住民部落的土著文化立於勞作與生活之上，即部落群體與個人天物崇拜的個性表現，顯有意趣及形式感。這種帶有天趣的藝術，這種藝術的形成，那種原生態，AI恐怕也是不能完成的。 文藝創作需要有感而發，於是才會千人千面。比如寫生，面對同一個景觀，10個人畫出10個不同樣；比如寫作，走過某個歷史遺蹟，每個人都能寫出自己的角度。一個靠數據匯成的AI，怎麼能知道某個畫家、作家心裡想的是什麼？AI是沒有「情感」的，它可以做一些搜索資料的工作，卻絕對不能替代寫生、寫作。甚至同一個人，在不同的條件下，景同也會情不同，所以範仲淹的《嶽陽樓記》中既有淫雨霏霏之際登樓的感極而悲，又有春和景明之日的喜氣洋洋。不同的心情也會使看在眼裡的景產生變化，「兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山」正是詩人流放途中遇赦返回之時心情愉悅之下觀景的產物，否則，那些猿聲可能就會被寫成嘲笑之聲或「怨聲」「冤聲」了罷。 藝術創作所追求的「境」，生自於情。寫生也好，創作也罷，都少不了情感交流。畫家寫生，是在同寫生對象的交流，是在主客觀的交融中尋找生命的密碼。畫家在畫室創作，有空間氣場的流動，也是和自己靈魂對話的感受積累。而AI是數據合選，是「死」的，它如何懂得這種在空中遊蕩的情感、氣韻、靈魂。 AI參與藝術創作，這是科技的進步，體現了人類的智慧，不失為一種成功。但換個角度看，藝術創作中最重要的參與者和成果——情與趣，卻是AI短時間內無法實現的。人類的藝術創作活動是一個情與趣的享受過程，中國畫大寫意，筆蘸墨水、顏料在宣紙上划動的聲音，紙和筆觸碰划動的感覺和淡墨在紙上慢慢滲化的狀態，油畫家將油畫顏料刮、擦、抹、堆的感覺、雕塑家將泥去掉一些、又塑上幾塊的感覺，歌唱家亮出嗓子發聲音的感覺，都是情與趣和創作活動的互動，是創作活動的體驗。人類的藝術創作成果，可以稱為上品的，都是具備情與趣的作品。中國畫作品以「逸品」「氣韻生動」為最，西方自現代主義以來，無論是表現主義、抽象主義，還是當代的行為藝術、先鋒藝術，均講究在作品中放大「觀念」，是情緒情感和天趣趣味的呈現。作為工具，AI可以幫助人類完成許多要奮鬥多少年才能做到的，或者是做不到的事，但人類的生命體驗、豐富情感，永遠替代不了。 (作者為上海文史研究館館員，上海大學上海美術學院教授、博導)
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