西北首套特高頻局部放電在線監測系統在新疆投用
2026-01-05 03:06 8,983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10日，位於中國浙江金華的熊貓豬豬兩頭烏國際牧場。宋雪晴 攝 金華8月12日電(宋雪晴)在恆溫空調房裡，黑白毛色的兩頭烏豬聽著輕音樂酣睡，一旁的5G智慧養殖系統屏幕上實時跳動著每頭豬的健康數據；而隔壁的「豬景房」民宿中，年輕遊客正將豬舍咖啡和豬豬IP公仔拍下來分享到社交媒體上…… 8月10日，當西班牙遊客希爾踏入位於中國浙江金華的熊貓豬豬兩頭烏國際牧場時，對眼前的景象感到驚訝。「這顛覆了我對養豬產業的印象，簡直是豬豬版迪士尼！」希爾接受採訪時說。 這座佔地1500畝的牧場，由浙江金華熊貓豬豬兩頭烏產業發展有限公司建設運營。該公司前身是傳統種豬場，如今已成為全球農旅融合的標杆——自2021年8月開園以來，累計接待來自美國、德國、法國等120餘批國際考察團，吸引海內外遊客逾300萬人次。作為世界級珍稀豬種的「兩頭烏」，如何成為連接中外專家與遊客的超級IP？ 8月10日，從牧場5G智慧養殖中心看到的豬舍內景。宋雪晴 攝 「作為世界首個5G智慧養殖中心，可以直觀的看到養殖環節和環境，海外考察團對此非常感興趣。」公司總經理助理張凡接受採訪時表示。「智慧化養殖是否具備推廣可行性？聽音樂、玩玩具的兩頭烏真能增產？海外考察團經常問這些問題。」牧場講解員說。 據張凡介紹，牧場融合物聯網、大數據及人工智慧技術，打造了全球首個全程可視化養殖系統，實現養殖全流程的自動化與數位化；牧場還形成了「養殖-有機肥-種植」綠色循環鏈，使養殖效率提升30%，死亡率降低至2%以下。據悉，牧場2025年生豬年出欄量預計達3萬頭。 高新科技驅動的中國農業數位化轉型正在吸引世界目光。2024年，牧場被巴西媒體納入「中巴建交50周年」特別報導，巴西記者稱其為「中國鄉村振興的名片」。同年，牧場還帶著兩頭烏IP和產品走進第二十屆中國(深圳)國際文化產業博覽交易會等展會，受到海內外觀眾的喜愛。 走出養殖中心，一群年輕遊客正在「歡樂小豬村」內圍著3米高的「豬豬國王」雕塑排隊打卡。「戴上發箍，你就是今日加冕的豬豬公主！」一位趙姓女士興奮地喊道。頭戴王冠的巨型卡通豬與它的「王后」雕塑矗立其間，與遍布園區的「國王寶座」、「水晶豬車」等百餘處主題裝置共同構築起一個沉浸式的趣萌童話王國。 8月10日，牧場兩頭烏豬博物館中的金華火腿打卡地。宋雪晴 攝 「原來兩頭烏背後有這麼多故事，原來豬豬可以這麼呆萌可愛！比環球影城和遊樂園更出片！」趙女士接受採訪時表示，她從社交媒體上看到小豬賽跑視頻便「入坑」雲吸豬，這次趁著假期來實地體驗：穿越600餘只仿真豬陳列的「時空隧道」，觸摸鋪滿牆面的「豬屁股」聽辨豬叫聲，追問豬媽媽一生的生育歷程，沉浸式體驗非遺火腿製作或親子研學活動……這些充滿創意與互動的項目，搭建起牧場的「網紅經濟學」。 如今，牧場在旅遊高峰期單日接待遊客超1.7萬人次，「熊貓豬豬兩頭烏」相關話題網絡傳播量超10億，累計營業收入2.8億元人民幣。張凡表示，這種關注度的背後，是中國農業升級轉型的成功經驗：文化賦能＋科技驅動＋場景變現。「打通一、二、三產業，將農業產業化、產業旅遊化、旅遊文創化、文創娛樂化，實現農文旅深度融合。」張凡解釋道。 從過去帶走兩頭烏火腿伴手禮到現在帶走產業合作意向書，未來，牧場的三產融合版圖將再次拓展。張凡透露，「二期觀光工廠將與西班牙火腿廠合作，由牧場飼養的兩頭烏豬腿為原料，引入可生食的發酵工藝，將金華火腿打入海外市場，讓世界消費者品嘗兩頭烏的中國味道。」(完)
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