再唱一曲《松花江上》，跨越時空致敬東北抗聯名將
2025-11-27 11:06 5,869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)
濟南8月14日電 (李明芮)時下，走進菏澤巨野縣營裡鎮，目之所及是成片的艾草田，青碧的葉片在風中舒展，農戶正忙採收。不遠處，艾草加工車間裡，機器運轉的轟鳴聲此起彼伏，艾絨翻飛，艾柱成型。 巨野縣依託本地資源稟賦，精準聚焦艾草產業，將其打造成為推動鄉村發展、促進農民增收的關鍵引擎。 如今，巨野縣營裡鎮已告別單純「賣原料」的初級階段，通過積極建設艾草深加工車間，成功邁出從「田間」邁向「車間」的關鍵一步。目前，當地可生產艾絨、艾柱、艾枕等系列健康養生產品。蓬勃發展的艾草產業已成為營裡鎮的富民產業、強村產業。該產業每年可為鎮集體帶來穩定增收150萬元(人民幣，下同)。 菏澤巨野縣營裡鎮成片的艾草田。巨野縣委宣傳部供圖 如菏澤巨野縣一樣，山東多地正延長中藥材產業鏈，從田間種植到精深加工層層發力，為鄉村增收、產業增效開出「新良方」。 在菏澤鄄城縣，中藥材產業激活鄉村振興「一池春水」。在位於該縣彭樓鎮舜王城中藥材專業市場的山東解氏中藥飲片有限責任公司的加工車間，公司負責人解心景正在指導工人加工中藥飲片。「我們種植3800多畝中藥材，打造了從種植、加工到銷售的一體化鏈條。產品不僅暢銷中國，更出口到日本、韓國等國家和地區。」 據了解，中藥材產業是鄄城縣特色產業和優勢產業，目前已經形成集中藥材種植、中藥材生產加工、中藥材銷售、中藥材倉儲物流、中藥材科研於一體的全產業鏈條。 今年上半年，鄄城縣中藥材市場交易額60.5億元，新增中藥材種植面積1.8萬畝，新增300畝以上高標準種植基地5處。全縣中藥材種植面積15萬畝，種植品種包括金銀花、白朮等20多個品種。 桑黃是一種生長於桑樹上的藥用真菌，在中國有著2000多年的藥用歷史，素有「森林黃金」之美譽。聊城臨清市地處黃河故道，現存古桑樹群樹齡高、面積大，桑樹總量達2萬餘株，野生桑黃資源豐富，是天然的桑黃優質菌種庫。 近年來，臨清市依託古桑樹資源，全力推動黃河故道古桑群資源保護和桑黃資源開發利用，逐步形成集菌種選育、人工栽培、產品研發、全域銷售於一體的全產業鏈發展態勢。 為做好桑黃產品的精深加工和品牌銷售，臨清市制定了桑黃深加工產業鏈工作方案，全力推進延鏈、補鏈、強鏈，目前已開發桑黃中藥飲片、桑黃茶、桑黃顆粒等50餘種優質產品，2024年產值達到3.5億元。 苗山鎮丹參種植面積達1萬餘畝。萊蕪區委宣傳部供圖 在位於濟南萊蕪區苗山鎮的濟南嶽聖中藥材種植合作社種植基地，白花丹參莖稈筆直挺拔，葉片肥厚油亮。據合作社理事長李奉勝介紹，當地採取「合作社+村集體+農戶」模式，根據農戶需求，引導種植適合的品種，提供技術服務。 李奉勝稱，為進一步提高中草藥附加值，延長產業鏈，合作社將重點放在開發以白花丹參、紫花丹參等優勢品種為主要原料的中藥提取物、中成藥製劑和保健食品。 苗山鎮黨委副書記高飛介紹說，截至目前，該鎮丹參種植面積達1萬餘畝，年產幹丹參2500餘噸。其中，白花丹參種植面積達1500餘畝。建成標準化種植基地2個，以基地為中心輻射苗山鎮30多個村大面積種植中藥材，帶動600餘農戶參與種植，年種植收入超3000萬元。 位於濰坊安丘市的「鳶都藥谷」中草藥示範區，建設中草藥智慧種植大棚15個、精深加工生產線5條。目前已初步形成以中草藥高端育苗、標準化種植、主題公園、加工提純「四位一體」的產業發展格局，打造了集觀賞、體驗、科普、康養等於一體的新型農旅康養綜合體。 據該示範區相關負責人介紹，該市以跨村聯建為契機，聯合周邊村黨組織，流轉土地1600畝，帶動約2000名村民進行勞務服務及自主仿野生種植中藥材，帶動村民增收600萬元，人均年增收4萬餘元，實現村集體與村民雙增收。(完)
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