（活力中國調研行）內蒙古採煤深陷區「蝶變記」：光伏板下長出生態富民新圖景
2025-11-26 08:43 7,267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)
北京8月7日電 題：北京密雲水庫度過歷史最大洪水考驗 記者 陳杭 位於北京密雲水庫上遊白河的張家墳水文站內，工作人員張偉童與同事走過層層碎石，前往白河岸邊進行含沙量取樣。自北京下起本輪極端強降雨，他就堅守在水文站開展水文觀測等任務，和同事們一起為密雲水庫防洪安全提供數據支撐。 8月6日，北京市密雲水庫管理處張家墳水文站附近，工作人員開展作業。記者 韓海丹 攝 7月23日8時至29日11時，北京經歷持續7天的強降雨，下了平時一年近四成雨量。從事水文工作23年來，張家墳水文站站長吳月第一次見到如此洶湧的洪水。 7月26日晚，雨大水急，水文站電力中斷後啟用備用電源。「洪水衝走河道中的水尺，只剩下岸邊分布的水尺。」張偉童奔波於水文站與岸邊，用肉眼觀察並匯報數據。 記者8月6日在現場看到，從水文站前往白河的水泥路已被衝毀，碎石、泥沙與斷枝遍地，刻下洪水退去後深淺交錯的痕跡。 水文站高峰時每半小時報送一次水文監測數據。「7月27日凌晨，水文站觀測到最大洪峰流量為4380立方米/秒，創建站以來歷史紀錄。」吳月說，密雲水庫好比是「一個盆」，能放多少水、倒多少水，需要根據水文站提供的洪水數據等，實現科學精準調度。 8月6日，北京市密雲水庫管理處張家墳水文站附近，工作人員開展作業。記者 韓海丹 攝 同樣承擔監測任務的，還有密雲水庫打造的數字孿生系統，該系統在數字世界打造「一模一樣」的密雲水庫。 北京市密雲水庫管理處副主任顧拓表示，該系統通過「天、空、地、水、工」一體化監測體系，實現雨情、水情和工情實時感知，包括每天匯總流域內40個雨量站的超4萬條數據，並對各水工建築物穩定性開展分析研判。 作為華北地區最大的水庫，密雲水庫系攔蓄白河、潮河之水而成，今年主汛期前水位已降至汛限水位以下。隨著降雨強度與上遊洪水洪量增大，水庫入庫洪峰等六方面數據刷新歷史紀錄。其中，最大入庫洪峰流量達6550立方米/秒，超歷史最大洪峰流量。 為給後續降雨預留防洪庫容，密雲水庫於7月27日15時啟動錯峰洩流。 「洩流決策並非易事。」顧拓表示，洪峰到來後，水庫首先發揮攔洪削峰作用，保障下遊安全。其次，結合降雨預報，綜合分析入庫水量、水位及蓄水量等情況，確定錯峰洩流流量與時長。 主要承擔此次錯峰洩流任務的，是擁有6孔閘、寬近百米的密雲水庫第三溢洪道，自1983年建成以來，大流量洩流次數屈指可數。 北京市密雲水庫管理處潮河管理所所長左豐收表示，正式洩流前，溢洪道需綜合考慮流量、閘門最小開度等，完成從小流量向大流量切換。 接到調度指令後，由於時間緊迫，左豐收與同事們在橋內閘墩上展開手動計算，將調度規程和洩流曲線作為參考依據，憑紙筆計算出不同流量區間的5種方案，並最終確認了最優組合和閘口開啟順序。 「我們出動工程監測小組，結合無人機、水下機器人等檢查設備，探地雷達、彈性波等探測設備，對溢洪道閘門等進行巡查和分析，確認其運行良好。」顧拓說。 數據顯示，密雲水庫下洩流量從80立方米/秒增加到200立方米/秒、400立方米/秒，在7月28日18時下洩流量逐級調整到1120立方米/秒，這是建庫以來最大出庫洩流量。 面對峰高、量大、上漲快的洪水，密雲水庫有效發揮了攔洪削峰作用，並實現錯峰洩流，有效攔洪調蓄，阻止了洪水對水庫下遊北京、天津、河北區域的衝擊。目前，密雲水庫仍處於錯峰洩流狀態。顧拓表示，下一步，水庫將繼續調整下洩流量，將水位有序降至汛限水位以下。(完)
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