點燃少年太空夢，社區研學走進航天八院
2025-11-13 08:21 2,358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)
浙江麗水8月4日電 題：溼地修復為浙南村落帶來新生機 作者 鮑夢妮 盛夏時節，浙江省麗水市九龍國家溼地公園內(下稱「九龍溼地」)，撲面而來的綠意消解了幾分暑氣，不時有白鷺掠過河面，引遊人駐足。 「白天去九龍溼地玩，晚上在這裡團建、留宿，很熱鬧。」周末，在九龍溼地旁，九龍村村民湯小敏的民宿迎來50餘人的旅遊團。旺季時，這家民宿每日最多可接待100餘人，月營收近2萬元(人民幣，下同)。 7月10日，浙江麗水九龍國家溼地公園，一隻白鷺在枝頭停留。 孫楊洋 攝 九龍溼地位於浙南「母親河」甌江的中遊，是浙江連片面積最大、最具代表性的河流溼地。若十多年前，有人告訴九龍村村民，家門口的溼地將成為國家溼地公園，多半會被認為是「天方夜譚」。 過去，因砂石資源豐富，九龍溼地亂採濫挖問題嚴重，附近企業時常偷排亂放，甌江近四分之一的河道水質惡化。 「綠水青山就是金山銀山」理念提出後，當地政府陸續搬遷溼地附近廠房、關停非法採砂場。後來，依託浙江省甌江源頭區域山水林田湖草沙一體化保護和修復工程，麗水以「最大化保護、最小化幹預」為原則，開展九龍溼地的修復整理。 「比如洩洪期洪水對水生植物園區域的自然駁岸造成破壞，我們就用松木樁護坡，提升駁岸穩固性的同時，有效保持濱水植物多樣化種群生境的基底條件。」溼地建設方、浙江麗甬生態旅遊發展有限公司開發建設部負責人林勇說。 從一隻小小的螢火蟲，可以看到當地生態修復的細緻程度。2023年，九龍溼地臨時關閉賞螢區，取消開放活動，為螢火蟲棲息地修復爭取時間。「閉關」期間，相關部門對周邊環境進行了綜合整治，打通區域內小流域，改善螢火蟲的棲息環境。 麗水市自然資源和規劃局相關負責人介紹，修復工作開展以來，螢火蟲棲息地恢復近1000平方米，種群數量超100萬隻。此外，九龍溼地的生物多樣性顯著提升，新增14種鳥類和4種全球新發現的昆蟲物種。 「中華秋沙鴨、寶興歌鶇、紅翅綠鳩、短耳鴞，這些都是我們拍到過的罕見鳥類。」麗水市鳥類生態保護協會會員何衛東拿出相機展示他的照片。 成為國家溼地公園後，九龍溼地成為當地重要的旅遊目的地，也帶動了周邊村莊村民增收。2024年，九龍溼地公園內新增溼地巡護、綠化養護等113個就業崗位，帶動就業村民增收約370萬元。 「大家的生態保護意識也在提高。我們回來保護溼地，就是在守護自己的家。」在九龍溼地從事安保工作的九龍村村民陳惠君說。 目前，九龍村裡已有7家民宿，每季度民宿收入約10萬元。今年3月至4月賞螢季期間，九龍村及周邊民宿總收入同比增長約五成，農家樂餐飲及農產品銷售總收入同比增長約六成。(完)
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