「兩山」理念提出二十周年：綠水青山千秋畫 萬裡江山共此卷
2026-01-18 16:23 3,493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)
石榴雲/新疆日報記者 謝慧變「您還記得來水那一天的具體日期嗎？」「5月11日！」8月8日，「治水興水看新疆」主題採訪團走進伽師縣居仁鎮開旦木加依村。面對記者提問，60歲的艾尼玩爾·熱依木剛要開口，身後的村委會副主任木拉迪力江·麥合木提已搶著回答。這位30多歲的漢子眼裡閃著光，聲音激動難抑：「那天打開水龍頭，我捧著水喝了一大口，甜的！」2020年5月11日，這個日子深深刻在46萬伽師人心裡——慕士塔格峰的冰川雪水沿著112公裡輸水管線，第一次流進千家萬戶。苦鹹水的記憶有多深，甘甜水湧出的那一刻就有多歡騰。人們圍著水龍頭歡呼雀躍，喜極而泣。這流淌的甜水，是苦澀歲月的終點，更是幸福生活的起點。8月8日，伽師縣江巴孜鄉開旦木加依村村民在一起喝茶。石榴雲/新疆日報記者 謝慧變攝舌尖上的苦澀烙印「現在的娃娃們哪見過澇壩水喲。」在居仁鎮的老村址旁，艾尼玩爾指著眼前平整的土地——那裡曾是村裡的澇壩。他蹲下身，用手掌比劃著：「夏天積雨水，冬天結薄冰，漂著草葉、泥沙。趕上枯水期，連牛羊糞便都混在裡面。挑回來的水得篩三遍，沉澱大半天，上面那點水才勉強能喝。」20世紀90年代前，伽師縣缺乏可靠的水井和自來水系統，星羅棋布的露天澇壩是各族群眾賴以生存的水源。這些散布在村外低洼處的「泥水缸」，蓄積著雨水、河渠水和冰雪融水，維繫著生計。木拉迪力江回憶：「有一年冬天，媽媽病倒，打水的擔子落在我肩上。」他頓了頓接著說，就靠兩隻手提桶，他深一腳淺一腳來回打水兩個多小時，胳膊疼了一星期。更心酸的是，千辛萬苦打回的水渾濁不堪，無法立刻解渴，只能等待沉澱燒開。艾尼玩爾記得，那時村裡姑娘嫁人，頭一句就問「你們那兒水好不好」。伽師縣飲水思源展示館裡面展示著伽師縣村民曾經用來取水的工具。石榴雲/新疆日報記者 謝慧變攝伽師縣飲水思源展館裡，磨亮的扁擔、厚重的粗瓷水缸已成「文物」。牆上的影像裡，那些因長期飲用高氟、高砷苦鹹水而導致氟骨症、砷中毒的村民，他們扭曲的關節、痛苦的面容，無聲訴說著「水困」年代的錐心之痛。苦澀的澇壩水，不僅侵蝕健康，更如無形枷鎖，禁錮著伽師人的希望與發展。引水破局的生命之戰「要讓伽師人喝上甜水，就得向雪山借水！」伽師縣水利局原局長劉虎的誓言斬釘截鐵。從小喝澇壩水長大的他，深知鄉親們的渴望。彼時伽師雖經「防病改水」工程初步緩解用水難，但地處南天山柯坪地震斷裂帶，地下水硫酸鹽、氟化物嚴重超標，新井水質往往兩三年內惡化，飲水危機如利劍高懸。「引慕士塔格峰的冰川雪水入伽師！」這個構想大膽而艱難——需跨越112公裡戈壁荒漠，在地質複雜的山區鋪設「生命線」。站在伽師縣總水廠V型濾池旁，現任伽師縣水利局局長馬木提江·阿布都克力木指著設備，充滿敬意：「當時沒人敢想——建809萬立方米蓄水池，鋪設279公裡幹支管穿越戈壁溝壑，改造1548公裡村內管線……簡直是天方夜譚！可劉虎局長帶領我們一寸一寸『啃』。」2019年5月工程開工時，劉虎已被肺癌折磨兩年多。他像鉚釘般釘在工地：白天，頂風沙烈日，帶技術員勘探測量，確保管道能託起雪山清泉；深夜，辦公室燈光下，止痛藥瓶與圖紙並排。2020年初疫情來襲，工程停擺。劉虎駐守水廠督戰，拖著病軀協調物資人員，5個月未去複查，他總說「等水通了就去」。通水，成為他燃燒生命也要兌現的承諾。2020年5月11日，清冽的水首次湧入伽師百姓家，而那個拼盡全力的身影，卻倒在了病床上。「此生無憾」——這四字遺言，如滾燙烙印，鐫刻下共產黨人的初心和使命。流淌幸福的甜水謠「快嘗嘗，我自家院裡長的！」在開旦木加依村，村民麥合木提·艾爾西託著果盤熱情地招呼記者。他笑著指向澆花的水管：「洗菜洗手的水都滋養它們了。果子喝的也是甜水，能不甜？」話音未落，12歲的女兒熱依拉·艾力跑進院子，抓起碗擰開水龍頭，「咕咚咕咚」喝下幾大口。「慕士塔格峰的雪水，甜絲絲的！」她抹著嘴，笑容燦爛。這一幕，已經成為伽師城鄉溫暖的日常。院中小桌上，茶杯裡盛著金黃透亮的茶。「以前燒水放半塊磚茶，只為蓋住苦鹹味。現在一小撮茶葉就滿院香。」麥合木提感慨。這茶香，是生活品質的見證。伽師縣投資17.49億元實施城鄉飲水安全工程後，水質、水量、用水方便程度、供水保證率四項指標全面達標，「一戶多龍頭」終結了靠濃茶遮味、沉澱濾渣的歲月。清水來之不易，守護責任更重。在調度中心，馬木提江指著監測屏說：「我們建立了水質定期監測工作機制，從源頭到水龍頭全程把控，確保每一滴水安全放心。唯有如此，才不負前人艱辛。」這份甘甜，滋養著代代心靈。麥合木提常教導女兒：「龍頭一擰，就有清甜雪水，但絕不能忘水來之不易。要珍惜，更要感恩。」採訪結束，採訪團穿行在伽師煥新的土地上。從澇壩水的苦澀，到冰川水的清甜，46萬伽師人用流淌的幸福，寫下最動人的「苦盡甘來」故事。這清泉，正載著希望與感恩，奔向更甜美的未來。
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