高速橋下空間變身苗木基地
2026-02-03 04:27 9,184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)
央視網消息：暑假期間，全國多地博物館都推出了不少各具特色的展覽。江蘇常熟博物館近期推出了大型特展「何以江南——南北交融共生的文明特展」，成為當地暑期熱門展覽，日均參觀遊客約5000人，最多的一天迎來了近12000位觀眾。這個特展都有哪些珍品？我們一起去看看。 何以江南——南北交融共生的文明特展，不用去陝西，在常熟博物館就可以看到秦兵馬俑，這隻兵馬俑的編號是1號，它也是秦兵馬俑中間首先被發掘面世的兵馬俑。 在記者的左手邊就是我國北方地區西安徐州等地出土的玉器，而在記者的右手邊就是江南一帶出土的秦漢時期的金器，金玉良緣在此相會了。 再來看這兩件展品，它們都是灰陶灶，是明器的一種，而且都是一孔灶，但是出土於北方和南方的灰陶灶明顯在風格上是不一樣的，北方的更為方正，而南方的這個船型灶也是屬於江南地區特有的灰陶灶。 展覽通過截取歷史長河中間南北文化交融最為鼎盛的三個時期——秦漢時期、魏晉南北朝時期、唐宋時期，通過出土文物體現南北文化之間的差異以及相互交融，彰顯中華文明的兼容並蓄、多元一體的重要特質。 再來看這一件展品，這是東晉時期浙江德清出土的雞首壺，一側是有一個雞頭模樣的造型，一個巴掌大小，矮胖矮胖的。再到這邊來看，同樣是雞首壺，從南方地區傳到北方去之後，它的造型也發生了一些變化，比如說它的個頭變得更加瘦高瘦高的，而且它的執柄也明顯變得更加修長，它也融入了一些異域的比如說波斯文化的元素。 觀眾呂琲稱：「反反覆覆看的時候，就感覺好像穿越古今，在古今對話一樣。好像北方的那些文物，就是給我比較宏大的感覺，比如說江南一些文物，我就感覺很細膩。那是不是北方人的博大那種感受，然後南方人就比較細膩，是不是也有這樣體現。」 展覽本身也是一次南北交融，一共有20家全國各地的博物館拿出了164件(套)的精品文物參展。在這裡，我們看到了這次展覽為數不多的書法作品。雖然字數沒有多少，但是這件作品卻大有來頭。 常熟博物館講解員高佳琦稱：「這件是王陽明的真跡，這是餘姚博物館的館藏，是20年來第二次外借。其實王陽明的書法和他個人的品性上我們可以結合起來，他知行合一的思想，還有他事上磨鍊的修為功夫，體現在書法上就是『師古不泥古』，隨心所至。這個書法主要內容就是當時王陽明告歸之後，他回到陽明洞講學，告誡書院諸生德業向善、刻苦攻書。」
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