看見美麗中國丨共同守護一泓清水 在藕花深處看生態蝶變
2025-12-20 09:01 4,582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)
成都8月9日電 題：世運的龍舟，世界的龍舟 記者 賀劭清 「難道你們不知道秭歸的橘子很好吃？」9日上午，成都世運會龍舟裁判烏爾麗克在小組賽結束後，迫不及待地向記者分享了她在屈原家鄉的新發現。雖未系統學習中文，但這位多次來中國參與龍舟賽事的德國女裁判卻能清楚用中文說出「秭歸」二字。在烏爾麗克看來，起源於中國的古老龍舟，如今已是風靡全球的水上運動。 當日，千年龍舟首次作為世運會正賽項目，在成都興隆湖劈波斬浪。儘管天氣炎熱，小雨斷斷續續，賽場遠離成都市中心，距離開賽尚有一個小時，岸邊已人頭攢動。 9日，千年龍舟首次作為世運會正賽項目，在成都興隆湖劈波斬浪。 記者 張浪 攝 「全世界的龍舟愛好者，尤其是歐美龍舟愛好者，幾乎都知道屈原。」烏爾麗克回憶，最初愛上龍舟這項運動時，她就對屈原的家鄉充滿憧憬。對於很多德國龍舟隊員，來中國的意義，已超過比賽本身。 對於龍舟之熱，75歲的龍舟項目裁判長、美籍華人陳信豪直言「毫不意外」。陳信豪有著超過20年的龍舟國際賽事執裁經驗，曾參與2005年德國世運會的龍舟執裁。「那是龍舟第一次作為表演賽進入世運會，現場火得不得了，主辦方臨時加售千張站票仍一票難求。」 看到緬甸龍舟隊在預賽以50秒76的佳績拔得小組頭籌，一直在看臺吶喊助威的緬甸龍舟皮划艇協會主席高太敏鬆開了緊握的拳頭。高太敏笑著說，自己在緬甸推廣龍舟運動15年，和大部分水上運動相比，龍舟的魅力在於把所有人緊密團結在一起。這一團結協作、奮楫爭先的精神內核，總能引發不同文化背景參與者的共鳴。 據統計，目前全球約有5000多萬名龍舟愛好者，開展龍舟運動的國家已達近百個。龍舟走向世界的過程，亦是全球「眾人划槳開大船」的旅途。如德國發明了材質輕便的新型龍舟，而陳信豪等美國華人曾為肯亞捐贈龍舟，助力龍舟劃向非洲。 「龍舟進入世運會正賽，固然值得龍舟人欣喜，但我更關心如何讓世界共享龍舟之樂。」在陳信豪看來，成都世運會、赤峰龍舟世界盃等在中國舉辦的各種高級別龍舟賽，以及在社區廣泛開展的龍舟活動，質量可靠的「中國製造」龍舟船隻，讓龍舟更好在全球千橈擊流。 有別於傳統民俗活動中的龍舟，為適應現代競技轉型，成都世運會的龍舟採用新型材料，精簡參賽人數，縮短比賽距離，保留舵手與鼓手，且每支龍舟隊都有一定比例的女性選手。 「人數減少，需要每支龍舟隊派出最強的隊員，每位隊員將自身作用發揮到極致，讓龍舟更有觀賞性。」國際皮划艇聯合會龍舟委員會主席陸偉洪認為，槳手同心，方能破浪前行。面對當今充滿不確定的世界，人類需要這份從遠古文明河流中駛來的東方智慧——在協作中同舟共濟，這或許是龍舟劃入世運會、走向全世界的另一層含義。(完)
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