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2025-11-08 06:17 1,196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)
鄭州8月7日電 (王宇 張楠)7日立秋，久旱一個多月的「中原糧倉」河南再次迎來大範圍降水，專家稱連日降水有望緩解該省秋作物旱情。 河南是中國產糧大省，今年秋糧種植面積保持在7600萬畝以上。自7月以來，該省部分地區無有效降水，全省55%的站點存在重度及以上等級的氣象乾旱，其中駐馬店、周口和漯河大部地區達到特旱。 8月5日至7日，河南經歷64年來同期最熱天氣後，連續迎來多場降水。7日立秋當天，全省再現大範圍降水。省會鄭州中午出現短時強降水、雷暴大風等強對流天氣，局部降水量可達70毫米以上，個別站點將超過100毫米。 河南省氣象臺監測顯示，5日8時至7日7時，該省大部出現小到中陣雨、雷陣雨，雨量分布不均，部分地區大到暴雨。其中，6日7時至7日7時，漯河、周口、南陽、駐馬店、信陽等12個地市局部出現暴雨、大暴雨。 久旱逢甘霖，周口市商水縣種糧大戶邱守先受訪時稱，本輪降雨對緩解旱情十分有利，可以讓種糧農戶暫時鬆一口氣；駐馬店市遂平縣種植近3000畝玉米的姚新領稱，因降水分布不均，部分地塊仍需人工增墒。 「此次大範圍降水過程，特別是覆蓋了前期重旱的豫南、豫東地區，是一場名副其實的『及時雨』。」河南省玉米產業技術體系首席專家李玉玲7日受訪時表示，當前正值河南玉米抽雄吐絲、花生下針膨大的需水臨界期，降水對遏制秋糧因旱減產、穩定產量預期起到了關鍵作用。 李玉玲同時提醒，大暴雨區域需防範農田漬澇。建議農民雨後及時清溝排澇，土壤墒情改善地區應適時追施穗粒肥，促進作物生長，最大限度挖掘增產潛力。 據河南省氣象臺消息，預計未來幾天該省仍有降雨。(完)
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