從拼規模到拼技術、比質量、樹品牌 國產機器人出海「闖」市場
2026-01-31 21:51 8,497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)
海南熱帶雨林國家公園五指山片區。記者 駱雲飛 攝 自然資源部8月11日宣布我國首批設立的5個國家公園全部完成確權登記。 這意味著，大熊貓、東北虎豹、海南熱帶雨林、武夷山和三江源5個國家公園都有了「戶口本」。 國家公園是個什麼園？ 國家公園雖帶有「公園」二字，但它既不是單純供遊客遊覽休閒的一般意義上的公園，也不是主要用於旅遊開發的風景區。 國家公園是指國家為了保護一個或多個典型生態系統的完整性，為生態旅遊、科學研究和環境教育提供場所，而劃定的需要特殊保護、管理和利用的自然區域。 從官方對五個國家公園的介紹也可見一斑。根據國家林草局官網介紹： 三江源國家公園地處青藏高原腹地，保護面積19.07萬平方公裡。園內廣泛分布冰川雪山、高海拔溼地、荒漠戈壁、高寒草原草甸，生態類型豐富，結構功能完整，是地球第三極青藏高原高寒生態系統大尺度保護的典範。 三江源國家公園。發 馬銘言 攝 大熊貓國家公園跨四川、陝西和甘肅三省，保護面積2.2萬平方公裡，是野生大熊貓集中分布區和主要繁衍棲息地，保護了全國70%以上的野生大熊貓。 東北虎豹國家公園跨吉林、黑龍江兩省，與俄羅斯、朝鮮毗鄰，保護面積1.41萬平方公裡，分布著我國境內規模最大、唯一具有繁殖家族的野生東北虎、東北豹種群。 海南熱帶雨林國家公園位於海南島中部，保護面積4269平方公裡，保存了我國最完整、最多樣的大陸性島嶼型熱帶雨林。這裡是全球最瀕危的靈長類動物——海南長臂猿唯一分布地。 武夷山國家公園跨福建、江西兩省，保護面積1280平方公裡，分布有全球同緯度最完整、面積最大的中亞熱帶原生性常綠闊葉林生態系統，是我國東南動植物寶庫。 夕陽下的武夷山國家公園丹霞群巒。記者 王東明 攝 「戶口本」有什麼用？ 根據民法典等法律法規，通過自然資源確權登記，國家公園在國土空間上精準落地，明確宣示其中各類自然資源資產的產權主體，清晰界定不同層級政府行權的具體範圍，釐清自然資源資產所有者、監管者及其責任，將為國家公園產權管理提供支撐。 通過確權登記，解決一批自然資源產權糾紛，劃清全民所有和集體所有之間的邊界，劃清全民所有、不同層級政府行使所有權的邊界，劃清不同集體所有者的邊界，劃清不同類型自然資源的邊界，各類自然資源權屬狀況和自然狀況實現「一張圖」，將為國家公園全民所有自然資源資產處置配置、有償使用等提供權責歸屬依據。 簡單來說，就是通過摸家底、建檔案，明確了「誰所有」「由誰管」，真正實現「底數明、權屬實、邊界清」。 生態好了，居民錢袋也鼓了 2015年我國啟動國家公園體制改革，2021年首批設立三江源、大熊貓、東北虎豹、海南熱帶雨林、武夷山等國家公園。 10年來，國家公園建設交出了一份怎樣的「成績單」？ 野生動物數量在增長。 三江源國家公園整體保護了長江、黃河、瀾滄江的源頭生態系統。與試點前相比，源頭再現「千湖美景」，藏羚羊、藏原羚、藏野驢等野生動物數量大幅增長，建園後草地植被蓋度提高8.6%。 (資料圖)大熊貓國家公園四川九寨溝園區，中國大熊貓保護研究中心的大熊貓沐浴在陽光下。發 何勝山 攝 大熊貓國家公園實現13個大熊貓局域種群棲息地連通，建設6條生態廊道。我國野生大熊貓總數量從上世紀80年代的1100隻恢復到約1900隻。 東北虎豹國家公園暢通野生動物遷徙通道，建成現代化智能化的天空地一體化監測體系，實現對東北虎、東北豹的全天候、全區域動態監測。東北虎、東北豹數量分別從試點之初的27隻、42隻增長到70隻、80隻左右。 (資料圖)遠紅外相機拍攝的東北虎。發 東北虎豹國家公園管理局供圖 海南熱帶雨林國家公園人工促進修復受損天然林，雨林生態系統逐步恢復。全球最瀕危的靈長類動物之一海南長臂猿，野外種群數量由設立之初的5群35隻增長到7群42隻，是全球20種長臂猿中唯一持續增長的種群。 武夷山國家公園，福建、江西兩省一體化開展生態系統保護修復，新發現雨神角蟾等多個新物種，黃腹角雉數量保持在1000隻左右。 居民的「錢袋子」也鼓了。 三江源國家公園，推行生態管護員「一戶一崗」，聘用原有居民2.3萬人參與管護巡護。原有居民年均增收1.5萬元-2.1萬元，獲得感、幸福感持續增強；海南熱帶雨林國家公園，探索園區內外土地等值置換，生態搬遷群眾年收入是搬遷前的近4倍；武夷山國家公園建設生態茶園，提高生態效益補償標準，園區內每畝林地補償金額比園區外高9元~13.5元。此外，大熊貓國家公園積極打造推廣「熊貓茶」「熊貓蜜」「熊貓山珍」等國家公園社區生態產品；東北虎豹國家公園新建20個黑木耳提質增效基地。
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