中國抗日戰爭為何被稱為「世界反法西斯戰爭的第一槍」？
2026-01-13 15:18 4,521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)
8月13日，記者驅車經過東西湖區礄孝高速東山互通立交，只見曾經閒置的88畝橋下空間，如今已變成集生態、經濟、科技於一體的「綠色寶庫」。亮晶女貞、三角梅、月季、馬尼拉草等綠植生機勃勃，從高處俯瞰，仿佛大自然在此打翻了調色盤。 橋下空間建「花卉醫院」 13日上午9時許，記者從東山收費站下高速後，駛入東山互通立交橋下，「東山花境苗木生產基地」等幾個大字映入眼帘。 走進苗木基地，只見標準化種植區實施集約化生產，53種苗木遍布其中；花境展示區裡，亮晶女貞球、火焰南天竹等造型植物構成樣板景觀；工人在花境苗木生產車間培育茶梅球、水果蘭球等精品苗木。 「基地建有花境苗木生產車間、智慧花房，相當於為花建了一座『醫院』。」湖北省交通規劃設計院東山花境苗木生產基地項目負責人聶天彪介紹，從高速換下來的受損景觀植物會送到基地「治療」，經澆水、施肥、修剪，一個星期就從智慧花房出來，來年還能接著用。 記者在智慧花房看到，經工人「搶救」成功的月季「容光煥發」，這些苗木下一季又將用於高速沿線綠化補植，真正實現了「橋下產出」反哺「路域美化」。據了解，這種「循環利用」模式，讓景觀維護成本降低了40%，這些花卉經科學養護能延長3～5年壽命。 「內循環」滿足高速景觀需求 在東山收費站ETC客戶服務中心，智慧花箱栽種的時令花卉隨季節變換，司機透過車窗就能感受「一步一景」的驚喜。 「你看，這個花箱是智能的，不用人澆水，太陽能板供電，下面的水自己循環，再熱的天也不怕花蔫了。」東山收費站站長胡麗萍告訴記者，針對高速島臺澆水難的難點，苗木基地研發了智慧花箱內置傳感器，土壤溼度低於閾值就自動滴灌，一年可減少人工成本60%。基地技術人員打開手機，記者看到通過軟體可以控制澆水時間，現在夏季的澆水時間設置成早上5時—8時、凌晨1時。 基地還採用「光梯度種植」方案，在強光區種紫薇、月季，在弱光區栽玉簪、蕨類，智慧花房恆溫恆溼調控，讓苗木成活率高達98%。 據了解，東山花境苗木生產基地由湖北交通投資集團有限公司下屬交規院與聯交投公司聯合打造，目前向礄孝、漢洪、青鄭等7條高速公路及17個收費站供應景觀綠植，有效實現「內循環」，成功降本增效。 徑河收費站的「迎賓花廊」，是基地成果最直觀的展示窗。13進7出共20個車道的廣場上，20個島臺、200米站外廣場全被三拼三角梅覆蓋，嫣紅、粉白的花朵順著花箱蔓延生長，讓往來司機瞬間卸下旅途疲憊。苗木生產基地對植物特性精準把握，夏天選耐旱耐高溫的三角梅，冬季用耐寒的茶梅，連擺放位置都根據光照精細規劃。 破解橋下空間整治難題 「以前這兒哪有什麼綠色？橋下有建築垃圾，路邊還有私墾的菜地。」東山街道居民李大姐看著眼前錯落有致的花境，滿是感慨。 今年3月前，礄孝高速東山互通區域還是「四線一口」整治中的「老大難」，破局始於一次跨部門的「圓桌會議」。當時湖北交通投資集團有限公司正推進「盤活路域資源」，這場合作得到了東西湖區城管部門與東山街道的全力支持。 東山街綜合執法中心執法二隊隊長張真瑋介紹，當時採取「普法先行、柔性疏導」的模式，聯合社區挨家挨戶上門給居民做工作，發動居民主動參與清理活動，並聯合街道環衛公司清理橋下空間廢棄物。 更可喜的是，基地還帶動了周邊就業。目前基地固定用工10餘人，旺季臨時用工超30人，讓居民在家門口實現了增收。未來，這片苗木基地除了滿足湖北交投「內循環」，將來要向外拓展。 東西湖區城管執法局相關負責人表示，過去橋下空間整治常陷入「清理—反彈—再清理」的循環，東山苗木基地的實踐，構建了跨部門協同的治理模式。 記者陶常寧 通訊員王越 汪玉平
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