構建新發展格局的理論內涵與重大意義｜標識性原創性概念大家談
2025-11-12 16:57 9,562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)
新華社蘭州8月7日電題：回望星火燎原處 南梁奔向振興路 新華社記者梁軍 「看山水輪流轉日久方長，隨朝流趕時代民富國強……」在甘肅省慶陽市華池縣南梁鎮，窯洞裡傳出莊稼漢悠揚的彈唱腔。走近一看，一名農民懷抱三弦，自彈自唱南梁說唱《新農村變化》。歌聲在山間迴蕩，向遠道而來的遊客講述這裡90餘年光陰的滄桑變化。 盛夏的南梁鎮荔園堡村，田野間，一隊參加暑期研學的孩子正體驗「戰地後勤」農耕活動。入夏以來，南梁迎來旅遊旺季，人們紛紛趕到這裡，聽一堂紅色黨課，走一段紅軍小路，幹一場農耕農活，唱一首革命老歌。 南梁是一片紅色熱土。1934年，中國共產黨人創建了以南梁為中心的陝甘邊革命根據地。這裡後來與陝北革命根據地連成一片，形成了陝甘革命根據地。 硝煙早已散去，革命歲月留給這裡50餘處紅色革命遺址遺蹟。陝甘邊區蘇維埃政府舊址、列寧小學、閻窪子四十二烈士墓等，都得到有效保護。 漫步荔園堡村古城堡，蒼松翠柏間，南梁革命烈士紀念碑巍然矗立。不遠處的何溝門安置小區裡，村民楊志慧在美食館內為遊客衝泡當地特色的黃芩茶。「南梁這幾年發展得好，現在旅遊旺季收益很不錯。」這位10年前帶著全家返鄉發展的茶藝師，話語中滿是對未來的信心。 8月1日，長徵國家文化公園南梁革命根據地核心展示園落成開園，上千名群眾來此參觀體驗。園內開設的「時光郵局」「南梁星火館」，帶領遊客「穿越」革命年代；南梁說唱、剪紙、香包製作等非遺展示展演項目，豐富了紅色老區的旅遊體驗。 在南梁，「窯洞經濟」方興未艾。荔園堡村村民郭翠玲的「紅軍民宿」，由一孔孔老舊窯洞改造而成，土炕上鋪著粗布床單，牆上掛著革命年代的畫報。她說，如今搞旅遊生意，年收入超6萬元，而且掙錢、顧家兩不誤。 酸菜熬洋芋、黃米麵饃饃、蕎剁面，這些「農家飯」成為遊客體驗紅色文化的必選項。「遊客憶苦思甜，在對比中感受山鄉巨變。」飯店老闆白濤濤說，他的小店年均收入達20萬元，還帶動了村裡老鄉就業。 紅色旅遊不僅接地氣，而且緊跟時代發展。遊客戴上VR設備，仿佛穿越到1934年陝甘邊區蘇維埃政府成立的現場；通過AR眼鏡，沉默的文物會「開口」講述背後的故事。這些創新拓展了紅色文化的傳播，令南梁的研學產品吸引了更多年輕人。 當年屬於南梁地區的林鎮鄉豹子川、大鳳川，抗戰時期曾開展轟轟烈烈的大生產運動，一度形成「北有南泥灣、南有大鳳川」的生動局面。大生產運動中，軍民自己動手，豐衣足食，不僅解決了吃飯、穿衣問題，還打破了經濟封鎖。誕生於華池、脫胎於大生產運動的民歌《軍民大生產》自此唱響全國。 鬥轉星移，老區南梁的生產方式日新月異。近些年，華池縣積極推廣發展種、養、菌「三元雙向」循環農業。這是一種綠色生態農業模式，以種植業、養殖業、菌業產生的廢棄物作為資源，在彼此產業之間雙向閉合循環利用。 走進華池縣林鎮鄉食用菌產業園，一摞摞菌棒整齊碼放，空氣中瀰漫著濃鬱的菌香。菌棒生產車間裡，在機械的轟鳴聲中，十幾名工人動作嫻熟地進行著備料、拌料、裝袋、高壓滅菌等工作，合格菌棒源源不斷走下生產線。 這裡主要生產高品質香菇，每年能出菇三茬到四茬，年產量800餘噸，實現年產值1100餘萬元。菌業的袋料經過分解處理後，又成為肥料和飼料，實現了循環利用。 從靠天吃飯到多元增收，從傳統農耕到文旅融合，從粗放發展到綠色循環，南梁人民在這片英雄的土地上譜寫鄉村振興的新篇章。
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