「水患」化「水利」 因地制宜發展特色種植 結出鄉村振興「共富果」
2025-10-22 14:29 1,456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)
新華社西安8月5日電 題：紅底色 綠生態 新動能——陝甘寧革命老區舊貌換新顏 新華社記者張斌、梁軍、張瀚暘 盛夏，行走在陝甘寧革命老區，只見黃土高原的溝壑間，晨曦穿透薄霧，映照著這片紅色土地。 陝甘寧革命老區在我們黨歷史上具有十分重要而特殊的地位，它作為土地革命戰爭時期創建的紅色革命根據地，是黨中央和紅軍長徵的落腳點，也是黨帶領人民軍隊奔赴抗日前線、走向新中國的出發點，鍛造了偉大的抗戰精神、延安精神。 如今，這裡的山峁間跳動著綠色脈搏，機房裡奔湧著數字浪潮，紅色基因浸潤的土地上，正書寫著高質量發展的時代答卷。 紅底色：精神血脈的時代傳承 陝西省延安市金延安文化旅遊產業園區內，一場名為《延安十三年》的紅色歌舞劇拉開序幕。隨著一聲「紅軍來了」的急促呼喊，演員們快步穿過人群，遊客們不由自主地追隨前行，走進那段烽火歲月。 不斷探索創新表達、強化遊客體驗，延安紅色旅遊持續升溫。2024年，延安累計接待遊客4731.5萬人次，同比增長12.7%，無數遊客從革命舊址裡汲取奮進的力量。 歷史的長卷在腳下鋪展。90多年前的南梁，陝甘邊區蘇維埃政府剛成立，共產黨人便在幾孔窯洞裡創辦了列寧小學，知識的火種與革命的星火一同燎原。 時代的接力棒在歲月中傳遞。甘肅省慶陽市華池縣南梁鎮列寧學校新址的多媒體教室裡，電子白板上的知識圖譜與老校址的窯洞舊桌隔空對話，山裡孩子通過雲端共享發達城市的教育資源。 寧夏鹽池縣革命烈士紀念園內，稚嫩的歌聲穿透時空。紅色講解劇《鹽耙耙 命根根》中，平均年齡10歲的小演員們赤腳站在模擬鹽灘上，再現著「生產支前線，參加打鹽隊」的場景。「鹽粒硌得腳疼，才真正明白當年先輩們光著腳在鹽池裡一耙一耙刨鹽，該有多難啊！」小演員王藝博擦著額頭的汗滴，語氣裡滿是堅定，「我們要把這份難，唱給更多人聽。」 從實景演出的沉浸式體驗到數字課堂的古今對話，再到孩童演繹的紅色記憶，變的是傳承的形式，不變的是流淌在血脈裡的初心。 綠生態：黃土高原上的生態答卷 黃河西岸的晨曦中，郝雷腰間的安全繩在百米懸崖間劃出一道弧線。這位「懸崖造林隊」的隊員懸空在近50度的斜坡上，為一株松樹壘起石坑。這是延安市宜川縣生態守護者的日常，也是黃土高原換了人間的生動註腳。 13年前，當隊長王永紅帶著隊員們第一次嘗試「吊繩種樹」時，黃河沿岸的懸崖還是光禿禿的。沒有土，就一袋袋從山下背；鑿不出坑，就用石塊壘出方寸空間。如今，一萬多畝懸崖林地已在他們腳下鋪展成綠毯。 生態的蛻變，不只發生在懸崖之上。慶陽市環縣張淌村的山峁上，村支書梁喜峰撫摸著兩米多高的樹木，想起2013年村民搶著種樹的場景。如今，「四道防線」鎖住了水土流失，慶陽成為「綠進沙退」的樣板。 慶陽市寧縣瓦窯村的養蜂人安文祥，看著山間500多個蜂箱感慨：「山綠了，花兒多了，才有這琥珀般的百花蜜。」他的蜂蜜年收入達數十萬元，線上訂單從全國各地飛來。而在寧夏鹽池縣麻黃山鄉李塬畔村，「喝黃泥水、躲黃沙」的日子已成往事，退耕還林催生的杏花經濟、窯洞民宿，讓「紅」的底色與「綠」的生機交相輝映。 從懸崖造林的「一根繩」到百萬畝林海的「一片綠」，從養蜂人的「一口甜」到鄉村振興的「滿園春」，黃土高原的生態答卷，寫在堅守裡，更寫在對未來的期許中。 新動能：老區振興的時代脈動 慶陽「東數西算」產業園區的機房內，指示燈閃爍，3.1萬個標準機架正高速運轉。海量數據在此完成分析後，已迅速反饋至千裡之外。這組穿梭於東西部的數據流，勾勒出革命老區擁抱新質生產力的生動圖景。 曾經，慶陽的帳本上寫滿「能源」與「農業」；如今，6.6萬PFlops的算力規模讓這裡成為數字時代的「西部樞紐」。從「挖煤採油」到「算力輸出」，慶陽用一條信息高速公路改寫了發展坐標。 生態牧場裡，灘羊「吃著中草藥，喝著弱鹼水」，寧夏鹽池灘羊產業發展集團有限公司以高於市場價10%的價格收購灘羊，帶動養殖戶穩定增收。從羊肉分割到毛皮製作，從主題民宿到副產品開發，灘羊已形成完整產業鏈，是當地富民強縣的重要抓手。 創新的火種，也在田間地頭燎原。延安洛川縣王掌柜果業的車間裡，進口的選果線正給蘋果「體檢」，每小時15噸的分選效率，讓洛川蘋果得以香飄海外。氣調貯藏庫延長保鮮期，直播團隊在直播間裡吆喝，數十個線上旗艦店吸引諸多粉絲，傳統果業插上了「數字翅膀」。 從慶陽的算力樞紐到洛川的智能車間，從鹽池的灘羊產業鏈到老區大地上無數正在發生的蛻變，一代代人接續奮鬥的腳步永不停息。
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