煥新啟程！桃花源幼兒園遷新址，9月迎新→
2025-11-03 00:52 1,475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)
夜幕降臨，上海世博文化公園內的溫室花園漸次亮起星光般的燈火。每晚上演的「溫室奇妙夜」活動將植物與光影、科技與自然編織成沉浸式生態奇境，為申城市民的夏夜生活增添了一抹靈動的綠意與浪漫。 走進夜遊時段的溫室花園，仿佛踏入星際童話的現場，從霧氣氤氳的雨林深處到光影變幻的沙洲之門，從錯落有致的柱子叢林到夢幻璀璨的水下連廊，每一段路徑都是劇情的延伸，每一株植物都是故事的參與者。 此次光影夜遊的設計理念並非簡單的燈光裝飾，而是讓植物成為光影的主角。早在建設初期，園方便在綠植間暗藏了經過「消影」處理的聲光電設備，白天隱身於生態景觀中，入夜後便與植物共同構建出奇幻場景。 19時亮燈時刻，光影漸次鋪開，旅人蕉的葉片成為天然幕布，捕蠅草的捕食瞬間被燈光放大，蘭花在特定波長的光照下呈現出白天難見的螢光色澤，讓遊客直觀感受植物夜間的「生命律動」。 夜遊中的互動設計更添趣味。在「柱子叢林」區域，觸摸特定光柱會觸發植物生長音效，配合霧氣噴射營造出「雨林甦醒」的瞬間；水下連廊的透明玻璃外，燈光模擬的「星光魚群」與真實水草交織，遊客的身影經過時，「魚群」還會隨之遊動。這種虛實結合的設計，讓不少遊客駐足流連，用手機記錄下這些奇妙瞬間。 為讓市民暢享夏夜時光，園方推出「一票通」遊覽服務。值得一提的是，19:00起，夜遊遊客可在連廊檢票處實名領取羅丹藝術中心展覽門票，實現「一園遊覽+一館觀展」的雙重文化體驗。 「原本擔心晚上出行不便，沒想到從停車場到園區入口都有清晰指引，短駁車更省時省力。」第一次體驗夜遊的李先生說，他先在溫室花園感受了生態奇境，隨後乘短駁車前往羅丹藝術中心逛市集，最後在星光草坪看完露天電影才返程，「一張交通卡就能玩轉整個公園，太方便了。」 溫室花園夜遊的火爆，是上海世博文化公園「璀璨之夜」系列活動的縮影。作為城市生態文化地標，公園以夜遊為紐帶，將自然保護與文化體驗有機融合。在溫室花園內，所有燈光設備均採用低能耗LED光源，照射角度經過精準測算，避免幹擾植物夜間代謝；科普解說牌特別標註了植物的「晝伏夜出」特性，讓遊客了解生態平衡的重要性。 園方還特別設計了「植物夜間觀察」科普路線，在鳳梨科植物區設置紅外感應燈，遊客靠近時會自動亮起柔和燈光，既方便觀賞又不影響植物休息；蘭花園的燈光則模擬月光光譜，確保蘭花在自然節律下完成夜間呼吸作用。這種細緻的生態考量，讓夜遊成為生動的環保課堂。 針對暑期親子群體，溫室花園每周日晚推出「小小植物偵探」活動，孩子們在專業講解員帶領下，使用手電筒（園方提供，光線經過特殊處理）觀察植物夜間狀態，記錄葉片開合、花朵閉合等現象。來自黃浦區的小學生劉知逸作為溫室花園第一百萬名遊客，在參與活動後說：「原來晚上的植物和白天不一樣，它們也在『睡覺』和『工作』，太神奇了。」隨著「溫室奇妙夜」的持續升溫，越來越多的市民在夏夜走進這片星光下的生態奇境。當燈光為植物披上夢幻霓裳，當笑聲在光影中迴蕩，上海溫室花園夜遊正以獨特的生態魅力為市民提供全新的選擇，讓每個走進這裡的人，都能在星光與綠意的交織中找到屬於自己的夏夜快樂。
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