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2026-02-11 01:25 4,392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)
江西宜黃8月5日電 (巫發陽 劉倫花)夏日時節，走進江西撫州市宜黃縣現代農業產業園，一株株櫻桃樹長勢良好，農戶們穿梭在樹間忙著打藥、澆水，現場一片繁忙景象。 「我們與中國農科院果樹研究所合作，建立了以櫻桃為主的『北果南移』多品種果樹實驗基地。」江西櫻樂源生態農業科技有限公司總經理、宜黃上海商會常務副會長林志剛介紹。 圖為宜黃縣現代農業產業園內，長勢良好的櫻桃樹。受訪者供圖 2020年，通過宜黃縣委統戰部組織的「三請三回」活動，林志剛深入了解了宜黃縣的自然生態優勢，於是萌生了回鄉發展農業產業的想法。 「通過一段時間的考察，我們發現宜黃具有櫻桃種植的土壤、氣候等地理優勢，而且產業園已經建好了大棚、灌溉設施以及道路房屋等配套設施，我們可以直接『拎包入住』。」林志剛說。 經過多年的努力，在中國農科院果樹研究所、宜黃縣科協等部門的指導下，林志剛已經成功掌握了南方培育種植櫻桃的技術。「我們種了20畝櫻桃，畝產1500斤左右，畝產值約15萬元，櫻桃節活動吸引了數萬名遊客前來採摘遊玩。」 圖為宜黃縣知聯會理事劉劍青(左一)正在指導農戶更換殺蟲燈。巫發陽 攝 櫻桃基地內，宜黃縣知聯會理事、宜黃縣農業技術推廣中心植保植檢站站長劉劍青正在仔細查看果樹情況，「這些殺蟲燈損壞了，記得及時更換。如果防控好病蟲害，這些櫻桃樹會長得更好。」 展望基地未來發展，林志剛信心滿滿，「下一步，我們將積極創建生態綠色無公害水果品牌，大力發展『採摘+研學+觀光』的農文旅模式，帶動更多農戶在家門口增收致富。」 近年來，宜黃縣委統戰部指導知聯會深入開展知宜助振興行動，邀請農技專家組成科技特派團，開展「科技下鄉」活動，通過現場指導培訓、微信群講課等方式，把綠色防控技術和專業化統防統治服務送到農民手中，助力宜黃縣柑橘、櫻桃、獼猴桃等農業產業振興。(完)
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