江蘇南京清晨彩雲漫天
2025-11-08 17:02 8,145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。 來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所的消息說，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(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4日深夜在國際知名學術期刊《細胞》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。 論文通訊作者高彩霞介紹說，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，但Cre-Lox系統的應用受到3個關鍵問題的制約。 高彩霞指出，在本項研究中，研究團隊構建出系統性技術路徑，逐一突破3項限制，並通過技術的集成優化，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18.8kb超大片段DNA的定點整合、5kb序列的定向替換、12Mb的染色體倒位、4Mb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315kb精準倒位的抗除草劑水稻種質，展示出其廣泛應用前景。(完)
鮮紅的莓果漂浮在水面，遠遠望去像一片紅色的海洋。果農穿著防水作業服，將漂浮的果實打撈、挑選、裝箱……這是每年10月，黑龍江撫遠蔓越莓種植基地水收蔓越莓的情景。2024年初，10萬盒蔓越莓鮮果回禮廣西「砂糖橘」的新聞登上熱搜，這個蔓越莓種植基地，由此進入大家的視野。 蔓越莓，這種原產於北美的漿果，以其獨特的營養價值和經濟價值，備受全球關注。在中國，規模化種植蔓越莓曾是一項空白。近日，本報記者跟隨「我們的盛會」中央主流媒體黑龍江主題調研行活動，走進位於黑龍江佳木斯撫遠市的蔓越莓種植基地，見證一顆莓果從零開始打破技術封鎖的故事。 「最開始做蔓越莓種植，可以說是『舉目無親』，中文書籍文獻都沒有相關的資料，成功案例更是無從談起。」佳木斯市勞動模範、撫遠紅海植業有限公司技術負責人程正新回憶道，從吉林農業大學畢業回到家鄉後，自己開始投身於蔓越莓種植，「沒有任何經驗和資料，我只能根據相關專業領域的知識和以往種植其他農作物的經驗『硬著頭皮上』」。 從最初的「讓莓苗活下來」，再到後來的提高產量、精細化管理，程正新帶領團隊一步一步摸索種植門道，經過多年的不懈努力，成功在撫遠蔓越莓種植基地培育出了全國第一片「紅色海洋」。 如今，該公司已擁有4200畝的蔓越莓種植基地，成為亞洲最大且唯一的蔓越莓規模化種植生產、檢測、銷售、產品深加工及產研學(太空育種)綜合性示範生產基地。這一成就，不僅填補了國內蔓越莓無規模化種植和無鮮果產銷的空白，更為我國的農業產業結構調整和特色農業發展注入了新的活力。 8月的建三江涼爽舒適、天高雲淡，空氣中瀰漫著稻花的清香。在黑龍江省農科院水稻研究所水稻中試測試員劉鳳豔的試驗田，G42、龍粳31、五常稻花香等2600多個水稻品種茁壯成長。 「水稻種植是『高風險行業』，農戶的種植投入大，如一旦產出不達預期，很容易虧本。」劉鳳豔說，自己的工作就是在育種家和農戶之間搭建一道橋梁——幫助育種家篩選出優質高產的品種，為農戶的種植提供技術服務和支撐。 在田間地頭一幹就是30年，每天過著家與試驗田兩點一線的生活，劉鳳豔卻從未覺得辛苦，「水稻育種就像養寵物，每天在稻田觀察每個品種的特性，對我來說是一件很有意思的事情」。 目前，劉鳳豔已經主持育成了8個水稻新品種，填補了建三江生態區無自育審定優食稻新品種的空白，累計推廣面積200萬畝，累計服務育秧棚600棟，水稻本田3萬畝，節約人工成本投入300萬元。此外，她還在短視頻平臺開直播為農民答疑解惑，累計培訓人數達數十萬人。 視線從稻田轉到溫室大棚：在枝頭泛著深紫色光澤的嘉寶果、掛著鈴鐺般果實的蓮霧樹……各色熱帶、亞熱帶水果長勢喜人。 「這是我們『南果北移』的成果。」北大荒建三江國家科技園區副主任汪敏介紹，她和團隊攻克了溫溼度精準調控等關鍵技術壁壘，成功引進並馴化了65種南方特色果樹，不僅改寫了作物種植版圖，更豐富了北方人民的「果盤子」。 「要加快綠色農業發展，堅持用養結合、綜合施策，確保黑土地不減少、不退化」，這是保護黑土地的明確要求，也是園區科研工作者不懈奮鬥的目標。 「實驗室就像黑土地的『醫院』。每年秋收後，我們到田裡取土，冬季在實驗室化驗，再根據結果給種植戶出具不同的施肥建議卡，幫助他們科學合理用肥，以減少過度施肥對土壤的危害。」該園區高級主管趙詩奇說，經過實驗室的多年努力，當地黑土地的有機質含量已經從2018年的4.08%提升到了現在的4.3%。 北大荒的稻浪年復一年湧動，撫遠的蔓越莓帶著黑土地的溫熱銷往全國各地……從田間地頭到溫室大棚，這些紮根祖國北疆的女性身影，正在用汗水與智慧在黑土地上書寫著新時代鄉村振興的動人篇章。
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