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2026-02-24 15:54 8,561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)
琉璃河遺址位於北京市房山區琉璃河鎮，是燕山南麓目前已知面積最大的西周時期遺址，也是目前國內發掘時間最長、發掘規模最大、發掘內涵最豐富的西周封國遺址。 自1945年被發現以來，琉璃河遺址歷經多次大規模考古發掘工作，陸續出土了大量精美的青銅器、漆木器、玉石器、原始瓷器、陶器等，其中包括首都博物館的「鎮館之寶」——堇鼎、伯矩鬲。2025年4月，琉璃河遺址入選2024年度全國十大考古新發現。 ——編 者 從北京市中心向西南車行約40公裡，再穿過一段田間小路，就到了琉璃河遺址城北發掘區。 「經過歷時約3年的勘探和發掘，我們發現了外城壕和外城牆，明確了琉璃河遺址外城的存在。」北京市考古研究院館員、琉璃河遺址考古發掘現場負責人王晶介紹，「根據外城壕的位置推測，城址規模由原來不到60萬平方米擴大到約百萬平方米。外城壕內堆積層多達12—16層，通過對這些堆積層的研究觀測，可以追溯外城從建設到廢棄的過程。」 反覆現場發掘證實北京3000餘年建城史 在北京考古史上，琉璃河遺址發掘次數之多、時間之長，僅次於周口店遺址。 1945年8月，中國銀行派工作人員吳良才調研琉璃河水泥廠投資建設情況。途經董家林村，他穿過一片明顯高出周圍的臺地，看到地面陶片俯拾皆是。受其哥哥、中國考古學學者吳金鼎的影響，吳良才對考古很感興趣。他撿回一大包陶片，拿給當時在北平研究院史學研究所工作的蘇秉琦看。 看到陶片，蘇秉琦立即判斷可能是商周的東西。蘇秉琦曾說，「如果沒有吳先生的發現，就不會有後來琉璃河遺址的發掘。」 1962年，時任北京大學歷史系考古教研室主任的蘇秉琦，在安排學生考古實習時，又想起吳良才提供的線索。在他提議下，北大教授鄒衡帶領學生與北京市文物工作隊(現北京市考古研究院)合作，到琉璃河的劉李店、董家林等地開展小規模試掘。聯合考古隊挖開幾條探溝，發現了些許灰坑和大量西周時期的陶片。北京市文物工作隊將這次成果寫進報告，發表於《考古》1963年第3期上。這是關於琉璃河遺址最早的一篇研究文章。 此後，北京市文物工作隊、北京大學考古學系、中國科學院考古研究所(現中國社會科學院考古研究所)等單位對琉璃河遺址前後開展了5次大規模發掘。 「我1972年進入北大考古專業讀書，和班上40多人一起去了琉璃河參加田野實踐。」曾任北京市文物研究所副所長的趙福生回憶，當時他們住在董家林村一座四處透風的大廟裡，晚上睡大通鋪，點煤油燈照明。經過幾個月努力，都沒有發現有價值的東西。趙福生說：「但鄒衡先生還是堅持這裡就是西周燕國的始封地，提出『一定要保護好』。」 轉眼到了1973年春天，聯合考古隊再次啟動對琉璃河遺址的發掘。這一次，由於發掘範圍更大，幾年內，就陸續發現了69座墓葬及車馬坑，包括燕侯級的202號大墓，出土了堇鼎、伯矩鬲等珍貴文物。經過專家認定，基本確定琉璃河遺址就是燕國的始封地。 1986年11月29日，考古隊員在1193號大墓墓坑東南部的泥水中，發現了兩件鏽蝕嚴重的青銅器，一件是罍，一件是盉，這個發現使大家倍感興奮。經過兩個多月的除鏽工作，器物內部的銘文顯現出來，這一罍一盉中均刻有相同的43個字，其中最關鍵的5個字是：「令克侯於匽」，實證周王曾命令燕侯克到燕地為諸侯。至此，琉璃河遺址作為西周燕國始封都城的地位得以確認。 1995年，趙福生出任琉璃河考古隊領隊，對燕都古城的城址、宮殿區、祭祀區等進行了補充發掘；夏商周斷代工程啟動後，根據天文推算、文獻、碳14測年等方法推斷，燕國的始封之年在公元前1045年前後，證實北京有3000餘年建城史。 多學科合作還原最早的「北京城」 2019年，北京市考古研究所(現北京市考古研究院)聯合北京大學、中國社會科學院考古研究所、北京聯合大學、首都師範大學等單位，重啟琉璃河遺址考古工作。 發掘現場，聚集了考古發掘、文物保護、科技考古人員等，多學科合作在本次考古發掘中發揮了重要作用。大家共同研判文物保護方案、決定提取方法、制定取樣計劃。隨後開展的動物考古、植物考古、有機質殘留物分析、銅器溯源、碳14測年、同位素分析、人類全基因組測序等，均取得階段性成果。 碳14測年顯示，外城壕啟用於西周早期，西周中期前被廢棄。外城的發現證實琉璃河城圈結構至少為雙重，改變了學界對西周燕都城市複雜性的傳統認識。這是西周封國遺址考古中首次發現雙重城垣，其城圈結構和城牆方向與西周早期的王朝中心周原遺址相似。王晶認為，這說明西周時期王朝的中心和封國在城市設計上的理念是一致的。 在外城壕的堆積層裡發現了8座祭祀牛坑。經過動物考古鑑定，這些牛大多在2歲半到3歲半之間，推測為祭祀用牲。 走進琉璃河考古工作站的標本室，一個個塑料盒中存放著粟、黍、小麥、大豆、大麥等炭化植物種子。「我們要收集大量土樣，才可能選出少量植物種子。」考古隊員安妮娜介紹，要用浮選機一遍遍「淘洗」，再利用高倍數顯微鏡判別品種。研究表明，燕人以食粟、黍為主，可見西周時期琉璃河一帶為較典型的北方旱作農業。 此外，琉璃河遺址首次建立了考古地理信息系統，將遙感考古、航空攝影、電法物探、勘探和發掘的成果「繪」在一張圖上，建立遺蹟三維模型。基於三維測控網，在空間坐標系中準確記錄每個遺蹟的位置、大小和形狀。 「琉璃河遺址的考古工作是『老遺址新收穫』的典型代表，其經驗值得推廣。」西北大學校長、考古學家孫慶偉說，3000多年來，北京從邊緣據點到大國首都，其發展歷程是中華文明多元一體的生動寫照。從這個角度來看，琉璃河遺址發掘研究的意義遠超一城一地。 零距離感受考古魅力，講好北京「城之源」故事 時至今日，燕都和燕文化仍有許多歷史謎團待解。 「考古工作仍在繼續，一批90後、00後考古隊員挑起了大梁。」北京市考古研究院院長張中華介紹，「我們制訂了中長期規劃，將通過一系列多學科課題研究，破譯文明密碼，填補研究的空白。」 「考古發掘一旦開工，一天也不能停工，加班是常態。」王晶坦言，她家住天津，經常一年到頭都沒空回家。有一年大年三十，團隊仍然忙著整理髮掘記錄。經過院領導再三催促，大家才匆匆返鄉，沒過幾天，又提前返回考古工地。雖然工作辛苦，但王晶說：「當在土層中找到一個個歷史遺蹟片段，所有的付出都是值得的。」 除了考古發掘，這些年輕的考古隊員還在嘗試用各種方法向人們闡釋琉璃河遺址的歷史文化價值，講好北京「城之源」的故事。 在勘探現場觀察土樣，記錄信息；走進模擬探方，挖掘文物復原品；在北京考古遺址博物館琉璃河遺址館區，學習青銅製作工藝……作為北京公眾考古季的創新活動之一，2022年至今，共有數十組家庭受邀走進琉璃河遺址考古發掘現場，零距離感受考古的魅力。 在琉璃河遺址國際田野考古學校，來自美國、加拿大等國的外國學生參與田野考古實踐、學術研修活動。作為考古學校的指導教師，安妮娜精心編寫了英文考古術語詞典。「在教學實踐中，我們努力讓外國學生了解中國考古學的新理念和新方法，同時我們也藉此機會了解國際考古學的新動態。」安妮娜說。 2025年3月，北京市房山區聯合北京市文物局公開徵集琉璃河考古遺址公園核心區建設規劃設計方案。未來，一座體現中國特色、中國風格、中國氣派考古學的考古遺址公園將呈現在世人面前，成為人們觸摸歷史、感悟文明的重要場所。 延伸閱讀 琉璃河遺址將北京建城史推進至3000餘年前 琉璃河遺址位於北京市房山區琉璃河鎮大石河北岸，分布範圍約5.25平方公裡，包括董家林、黃土坡、劉李店、立教、洄城等地。 琉璃河遺址的發掘，對周初封燕問題的認識，起到了關鍵作用，不但指明了《史記·燕召公世家》記載的「周武王之滅紂，封召公於北燕」中北燕封地的具體位置，還展現了最初的「北京城」的樣子。它將北京建城史推進至3000餘年前，是目前北京地區考古發現的最早的城市文明源頭，稱之為北京「城之源」。
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