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)
崇明區豎新鎮,上海捷農蔬果種植專業合作社的蘆粟大棚內,近萬根蘆粟莖青節長,直立挺拔。一大早,合作社負責人龔劍飛就和家人忙著將剛從地裡砍下的甜蘆粟剝去外殼、分段切割,篩選後準備裝箱發貨。龔劍飛是崇明單體種植規模較大的甜蘆粟種植戶,每年種植蘆粟50畝左右。他更出名的身份,是探索農業深度觸網的「蘆粟阿哥」——自10多年前返鄉深耕農業以來,他先後通過淘寶、抖音等多個網絡平臺推銷蘆粟這一極具代表性的崇明地產農產品,「蘆粟阿哥」這一IP已有一定知名度。不過,龔劍飛告訴記者,他現在直播帶貨的頻率已明顯降低,短視頻拍得也不算勤快。「現在我更重視熟客、回頭客的生意,也就是『私域流量』。這個流量池並不大,也不需要很大,我覺得正合適。」農業如何用好「流量」?「流量」如何賦能農業?「蘆粟阿哥」的探索、突破以及轉變,或許能給人一些啟示。曾一夜賣掉4噸滯銷甜蘆粟今年49歲的龔劍飛,早年是個廚師,在上海市區開過飯店。2012年,他轉行投身農業,回到崇明老家開始種植甜蘆粟。甜蘆粟是上海市區的叫法,崇明本地人把這種植物叫作蘆穄。甜蘆粟很像高粱,高丈餘,可細分為青皮蘆粟、黃皮蘆粟、糖芯蘆粟等十多個品種,吃法和甘蔗類似,汁水清甜爽口。2014年,龔劍飛就嘗試把甜蘆粟掛在淘寶店鋪上進行銷售,大獲成功——人們驚喜地發現,這種小眾水果,竟也能通過網購買到。抖音興起後,龔劍飛開始嘗試通過短視頻推介崇明甜蘆粟,後來還把甜蘆粟掛在抖音小店上進行售賣,銷量也不錯。龔劍飛第一次嘗試直播帶貨,是2019年11月。當時天氣一天比一天冷,但大棚裡還有大片蘆粟沒賣掉,如果再不收割,眼看就要爛在地裡。情急之下,龔劍飛買了手機支架、話筒、補光燈等直播裝備,單槍匹馬地在田間地頭直播賣甜蘆粟。龔劍飛說話滔滔不絕,很有節奏感,時不時還能抖個機靈、甩個包袱,是天生的主播料子。他站在田裡,自稱「蘆粟阿哥」,講解甜蘆粟的種植知識,還介紹甜蘆粟的吃法,一直從傍晚講到天黑,結束後口乾舌燥,腰酸背痛,回家倒頭就睡。沒想到第二天一早,龔劍飛發現手機裡訂單「爆」了,各地的訂單像雪片般飛來,有上海的,還有遼寧的,四川的,甚至有新加坡的。「4噸甜蘆粟被一搶而空,粉絲量一下子到了近3000。那是我第一次直觀感受到『流量』的力量。當時我甚至有點害怕:訂單太多了,地裡貨不夠怎麼辦?」憑藉靈敏的商業頭腦,龔劍飛很快就註冊了「蘆粟阿哥」品牌,還請專業人士設計了logo。此後數年,他每年都積極嘗試直播帶貨,每年通過直播售出的甜蘆粟達25噸左右。「蘆粟種植是分批次的,我的種植規模是一批一萬根左右,一般三天就能賣完。」深度「觸網」也帶來煩惱隨著「觸網」程度加深,起初龔劍飛甘之如飴並深深受益。不過,近來他隱隱發現了一些不對勁。首先,「流量」和「訂單」之間的關係越來越弱,導致成本增加。龔劍飛告訴記者,五六年前,他在平臺上發一個短視頻,幾小時內他的網絡店鋪就會收到幾百箱(一箱2.5千克)蘆粟訂單,一場直播帶來的訂單量更是可觀。而這兩年,儘管直播數據、短視頻數據沒降,但訂單的轉化率卻降低了。「這當然有很多原因,比如消費者的興趣降低了,比如我的直播技巧不夠、短視頻製作粗糙等。但還有一點不可否認:網絡平臺的『流量』明顯不如以前管用了,需要嘗試各種其他途徑才能激活這些『流量』。」龔劍飛對記者舉例,以前給平臺付費推流,效果很明顯;現在再推流,效果就比較一般。「要實現和前幾年一樣的效果,就需要花更多推流費用。似乎很多網絡平臺都走這個路子:先讓用戶、主播嘗到流量的甜頭,等用戶依賴渠道後,再逐漸對『甜頭』收費。」其次,網絡世界的光怪陸離程度,讓「蘆粟阿哥」以及廣大的種植戶不知所措。龔劍飛告訴記者,網上生意做大後,他遇到了形形色色的客人,其中不乏「奇葩」。比如,有些顧客收到「糖芯蘆粟」後會給差評或申請「僅退款」。「糖芯蘆粟」即蘆粟芯呈橙紅色,往往更甜,但不少人會誤認為這種蘆粟已腐爛。「一開始,我們會耐心解釋這並非質量問題。但很快我們發現,有些人是揣著明白裝糊塗:我們提出再寄一份產品過去,還邀請對方到我們生產基地來看看,我們甚至可以報銷來迴路費,但對方都不接受,就是要『僅退款』。」「蘆粟阿哥」的探索成功後,不少網紅也進入這一市場,但大多「農業帶貨達人」並非種植戶而是販子。「少數『帶貨達人』對土地、對種植戶、對蘆粟沒有感情,一切以盈利最大化為目的,會通過拖延收購等方式壓低收購價格。」龔劍飛對記者透露,蘆粟的田頭收購價,一根3元至4元是正常的,但有些「網紅」會把價格壓到一根2元甚至1.5元。另外,非標農產品「觸網」後,往往很難迎合消費者對於「價格統一」的期待。「農產品是一分價錢一分貨的,質量高的定價自然高。但在實際購銷過程中,消費者在網絡平臺上通過銷量、單價排序,往往優先選擇銷量大、單價低的產品,這會讓高質量農產品賣不出好價錢,不得不降價出售,降價又會導致消費者對農產品期待降低,形成惡性循環。」龔劍飛說。擠掉「流量泡沫」的關鍵是保持品質為了應對這些煩惱,「蘆粟阿哥」也想了一些出路。88元一箱有機甜蘆粟,這是龔劍飛在各種網絡平臺上掛出的網購單價。即便市場上其他商戶掛出各種匪夷所思的低價,他也沒有改過這個價格。「我不想打價格戰,商戶之間不應該『卷』價格,拼品質才是關鍵。」掛出這一價格,龔劍飛有底氣。十多年來,他一邊種一邊摸索如何讓甜蘆粟口感更好、水分更足,採用給田裡蓋地膜、埋滴管等方式減少蘆粟根部水分蒸發,這樣種出的甜蘆粟汁水充沛,清甜爽口。目前,上海捷農蔬果種植專業合作社的甜蘆粟已獲得有機產品認證證書。持續注重農產品品質的同時,「蘆粟阿哥」也有意擠掉了一些「流量泡沫」。他對記者坦言,有些網絡平臺的算法是「銷量為王」,銷量更高的商家能獲得更多推流,更多推流又能帶來更大銷量。「注重銷量就意味著要壓低價格,還要想方設法搞促銷、根據平臺的規則參與各種活動。商家的錢是賺到了,但這樣一定會損害『崇明甜蘆粟』這個品牌。」近年來,龔劍飛開始逐漸淡化對「流量」的追逐,不再單純重視銷量、一味開拓市場版圖,轉而更注重做熟客、回頭客的生意。「網絡平臺是好東西,我們當然要用,但現在我主要把這些平臺作為宣傳渠道,真正的生意還是通過電話、微信來做,這樣才能把生意做得長遠。」同時,龔劍飛也利用自己的影響力,為蘆粟市場的規範、品牌和口碑的營造貢獻力量。比如,他告誡周邊種植戶不要一次性種太多。「蘆粟抗災害性很差,只要一陣強颱風,一整批蘆粟都會倒伏,種得越多虧得越多,應該採取小面積、多批次的種植方式。」另外,他還嘗試通過蘆粟榨汁、開發「蘆粟咖啡」等方式,提高這種小眾地產農產品的附加值,讓蘆粟更「出圈」。「我一直強調,我不是網紅,也不能是網紅。人的精力有限,我很難騰出太多時間精力去琢磨網絡平臺的算法邏輯,不想被平臺牽著鼻子走。做農業十多年,我明白一個樸素的道理:好東西不愁賣,與其花心思提升直播間和網店流量,還不如紮實提升農產品品質。」龔劍飛說。
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