#科学# 从“1”开始 实现“0”的突破
——大规模斑马鱼定向突变体库建成记

斑马鱼,因全身布满多条深蓝色条纹似斑马而得名。这种不起眼的生物,却是撬动许多学科发展的基础——其基因和人类基因相似度达87%,因此被应用在生命科学、健康科学和环境科学等领域的研究中,与线虫、果蝇、小鼠一样,是常用的模式生物。

从2013年开始,在中国科学院院士朱作言、孟安明的号召下,国内30多家实验室先后加入“斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”(ZAKOC)。经过6年协作攻关,科学家针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除,成功敲除了其中1029个基因,实现了中国斑马鱼资源库“从0到1”的突破,也为相关学科开展研究奠定了基础。

在国家“十三五”科技创新成就展上,由中科院水生生物研究所(以下简称水生所)牵头完成的这一成果——“建成自主知识产权的大规模斑马鱼定向突变体库”入选基础研究展区,出现在生物科技相关成果的第一展板上。

做基础研究的基础

与小白鼠相比,斑马鱼繁殖力强、发育迅速、胚胎透明、体外受精、体外发育等生物学特征,更加便于科学研究。但在2012年前,国内对斑马鱼的研究却非常“小众”,只有少数实验室在开展相关研究。

而在同一时期,美国、欧洲都建成了斑马鱼资源中心,澳大利亚等地区也建有斑马鱼库。此前,欧美国家发起过几次“从表型到基因型”的正向遗传学突变体库构建和筛选计划,但这些突变体全部保藏在国外,中国科研人员很难获取,加之知识产权等原因,转化研究更加受限。

“没有斑马鱼研究作为基础,许多学科基础研究很难开展。”水生所研究员孙永华介绍,开展斑马鱼研究是许多“基础研究工作的基础”。因此,建立自己的斑马鱼资源库和自主知识产权的斑马鱼突变体库尤为迫切。

国家层面也意识到斑马鱼研究的重要性,2012年10月,国家斑马鱼资源中心在水生所成立,主要任务就是为国内收集、创制、整理、保藏和分享斑马鱼研究资源。

然而设立中心只是第一步,如何大规模创制和收集斑马鱼品系资源才是迫切需要解决的问题。几个月后,新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9系统问世,让中国斑马鱼研究人员看到了曙光。

“那时,‘基因剪刀技术’刚被证实有效,大家敏锐地意识到这个技术能够非常高效地定制我们所需要的斑马鱼品系。”孙永华回忆道。

2013年2月,CRISPR/Cas9技术被成功应用于斑马鱼。在朱作言、孟安明的召集下,水生所、清华大学、中科院动物研究所、北京大学等24家机构的30多名学者迅速集结,组成了ZAKOC,开启了“从基因型到表型”的斑马鱼大规模反向遗传学筛选研究。

打造斑马鱼研究“国家队”

“当时大家已经意识到,斑马鱼是一种很重要的实验材料。只有中国积累起足够的实力,才能去谈国际合作问题。只跟在别人后面做,必定要受制于人。”北京大学生命科学学院教授张博是该联盟的发起人之一。她表示,尽管有很多不确定性,但意识到其中的战略意义,国内斑马鱼学界的力量很快以水生所为中心集结起来。

“大家一致认为要从斑马鱼的1号染色体开始敲。”孙永华表示,斑马鱼有25条染色体,其中1号染色体有1300多条基因,基因数量是25条染色体的平均数,作为样本非常合适。

虽然大家的热情高涨,但现实“捉襟见肘”。

一方面,作为重要的模式动物,斑马鱼的基因敲除技术在当时仍不成熟,极大限制了其基因功能研究。

“最大的挑战在于没有前人做过,这是‘基因剪刀技术’出现后,首次在脊椎动物身上大规模应用,谁也不知道会发生什么,只能见招拆招。”水生所高级工程师潘鲁湲2014年加入项目,在她看来,正是大家毫无保留的互相帮助,才能“逢山开路,遇水架桥”。

据介绍,先后有30多家实验室参与项目,实验室间的完成度也难免会有差异。“遇到困难,大家首先想的总是怎么配合解决问题。”孙永华表示,经常是某一家遇到瓶颈“敲不动”了,其他实验室就主动领回来接着“敲”。

每隔一段时间,所有参与计划的科研人员还会相互邀约,举行项目协调会,了解彼此进展,及时调整研究方案和策略。“具有协作精神是这支队伍最大的特点。院士作为领衔科学家把控方向,各实验室开展工作就能劲往一处使。”孙永华说。

另一方面,作为一个自发的科研联合攻关团队,这项工作并没有专项经费支持。鱼要吃饭,人要吃饭,实验室也要运转,都是最现实的问题。绝大部分时间里,能采取的方法只有一种:省吃俭用,自筹经费。

“支撑大家坚持下去的,是作为中国科学家的责任感。”张博坦言,仅她所在的实验室,前后就有二三十人参与到这项工作中。大部分人都是幕后英雄,尤其是研究生们。“通过参与这项研究,更多的青年科研人员掌握了最前沿的技术,成为我们的生力军。”

回顾这几年的工作,孙永华表示,科学探索本就充满不确定性,但通过这项研究计划,凝聚、锻炼了一支科研队伍,“这是我们最大的收获”。

发挥好建制化优势

经过6年多的研究、前后四五百人的付出,中国科学家利用CRISPR/Cas9技术,针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除,成功敲除了其中1029个基因,获得针对636个基因的1039个可传代的突变型,首次实现了脊椎动物整条染色体的系统性基因敲除。

所有突变品系和遗传信息全部通过国家水生生物种质资源库——国家斑马鱼资源中心对学术界公开。不仅引领了国际斑马鱼表型组研究,而且建成了我国首个大规模斑马鱼定向突变体库。中国的国家斑马鱼资源中心也成为公认的国际三大斑马鱼资源库之一。

张博表示,回顾过去几年的付出,一切都是值得的。伴随着这一计划,中国的斑马鱼学界不但完成了“从0到1”的突破,更搭建起一个平台,吸引众多海外青年学者回国建设实验室。据统计,2020年,我国的斑马鱼研究产出的全球占比已超过29%,成为全球产出体量第一的国家。

“协作是项目成功的重要原因,几十家实验室共同协作完成这样一项工作,在国内外都是不多见的。”对于潘鲁湲和她的同事们来说,最直观的工作体验是从北京到广州、从上海到成都,把分散在全国的斑马鱼品系收集起来,然后整理归类。

而作为牵头单位,水生所也通过这一计划,建立起了斑马鱼品系保藏体系,并整合出一套工作流程。“斑马鱼1号染色体敲除计划是一个开始,帮我们理清了收集、验证、保藏等流程,为后续开展更大规模的斑马鱼反向遗传学筛选计划奠定基础。”孙永华说。

“这项自发性协作研究,以斑马鱼1号染色体全基因敲除计划为源头,团结和凝聚了中国以斑马鱼作为模式动物开展研究的群体,进一步促进了以斑马鱼为对象在发育、代谢、毒理等方面的基础研究,以及其在生物技术创新、药物研发、水产育种、水环境效应评价等领域的应用研究;以该团队为核心,承担了国家重点研发计划中‘斑马鱼发育与代谢突变体库的系统创制’项目,并在相关产业应用中展现出良好的潜质。”水生所所长殷战表示。

正如中国的斑马鱼领域的科研工作一样,如今中国的科研逐渐由并跑迈向领跑阶段,更需要能动性地发挥出建制化、大团队协同作战优势,聚焦基础领域,开展全链条、跨部门协同攻关,为实现高水平科技自立自强提供有力保障。
来源:中国科学报

【西安航天基地竞速科创赛道:打开“从1到N”的未来】 一大批代表领域内高水平的高科技企业在此布局核心研发与生产力;全球知名太阳能单晶硅棒和硅片制造商正以其强大实力带动产业链释放聚合效应;加速构建“1+10+13+N”创新体系,重点发展大数据、人工智能、航空与无人机、轨道交通等13条重点产业链;每万人口发明专利拥有量位居全国218家国家级经开区第八......这是中国航天动力之乡、北斗创新发源地——西安航天基地。

西安航天基地竞速科创赛道:打开“从1到N”的未来

  一个开始

  2021年11月30日,西安航天基地进入第16个发展年头。回望城市的过去,眺望城市的未来,究竟是什么塑造一个城市进位争先的核心竞争力?答案日趋清晰——唯有科技创新。打开从“1到N”的想象空间,西安航天基地在科创竞速的赛道上,火力全开。

  11月27日0时40分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空,随后将中星1D卫星送入预定轨道,发射取得圆满成功。航天基地再次贡献硬核力量。

  12月10日8时11分,长征四号乙运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空,成功将实践六号05组卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,将我国长征系列运载火箭发射刷新至400次。

  从1到400,航天科技集团六院研制的性能可靠稳定、动力强劲的各型号发动机,从未缺席;作为长征系列运载火箭绝对主动力,每一次的发射任务都离不开背后航天液体动力人奋斗的身影,他们见证着伟大祖国的繁荣富强,也见证着中国航天的跨越发展。

  星河浩瀚无比,探索永无止境。在一次次迈向太空的“航程”中,航天基地秉持国家使命,肩负地方发展,为中国航天事业输出源源不断的科研与生产力量。

  在这些“硬核”科技团队的带领下,星际荣耀、银河航天等40家商业航天企业向阳而生,呈现朝气蓬勃的发展态势,围绕产业链上下游千帆竞发,带来大批创新性极强的新兴产业,形成了箭体设计、火箭发射、卫星应用、推进系统、遥感应用、测控等方面的产业链布局,已成为我国商业航天领域中重要一极。

  航天国家队和商业航天企业在这里相融共生,航天基地正以产业链、创新链深度融合助力科技创新实力迈步新高。

  15年砥砺耕耘,西安航天基地已经聚集航天四院、航天五院西安分院、航天六院、航天九院等8个单位,军民两用火箭发射、卫星通导遥应用、航天器测运控等9个较为完整的航天相关产业链条已经形成。

  随着产业集群效应不断显现,一批战略新兴产业也势如破竹,充沛中国创新力,“自主研发”“首创”“填补空白”……这些关键词在西安航天基地出现的频率越来越高。

  破题开路

  近年来,西安航天基地以优良的营商环境、优质的政府服务,助推产业加速发展。通过“政府搭台、服务融通”,着力破除科技成果转移转化各环节障碍,打通科技成果向现实生产力转化的通道,向“硬核”科创破题开路。

  特别是2021年以来,依托区域得天独厚的航天科技优势,西安航天基地全力推进秦创原创新驱动平台建设各项工作,加快构建“1+10+13+N”创新体系,积极发挥“链长制”作用,打造13条重点产业链:生物医药产业链、增材制造产业链、航空与无人机产业链、传感器产业链、轨道交通产业链、软件产业链、人工智能产业链、大数据产业链、集成电路产业链、智能终端产业链、航天产业链、新能源产业链、物联网产业链,以昂扬斗志向着“建设世界一流航天新城”的目标聚力前行。

  如今,一股巨力正在拓宽西安航天基地科技创新的边界,以新的内涵链接起政府、企业、资本、科研机构、人力资源等种种力量。

西安航天基地竞速科创赛道:打开“从1到N”的未来

  通过探索“科技创新+金融服务”新途径、新模式,西安航天基地切实帮助企业解决融资难题,根据企业真实技术需求,围绕重点产业链,积极为辖区企业提供人才资源、实验资源、交流平台。目前,西安航天基地已联合中科院西安光机所、西安交通大学等规划建设了“两院两中心”;举办产学研金活动11场;参与推进科技成果就地转化项目30个;科技型中小企业评价入库330家……继“1区1园4平台”获批西安市首批市级数字经济示范区(园、平台项目)后,西安航天基地近期又获批陕西省首批数字经济示范区。

  为鼓励科技创新,航天基地为孵化平台提供了大量政策及资金支持,仅通过华为云创平台为企业发放的政府补贴已达数千万元。同时,各孵化平台也借助政府扶持,将服务范围、服务深度不断加强,从项目、技术、产品、服务、人才等方面为在孵企业提供更好的支持,助力企业实现数字化转型。

  第十届中国创新创业大赛(陕西赛区)上,西安航天基地11家在孵企业斩获一二三等奖和优秀奖;西安航天华阳机电装备有限公司联合申报项目“高端包装印刷装备关键技术及系列产品开发”获国家科学技术进步二等奖;2021年陕西省瞪羚企业以及陕西省潜在瞪羚企业名单里,西安航天基地14家科技企业在列……一项项荣誉,一个个突破,是西安航天基地锚定产业发展靶向、厚植科技创新沃土结出的硕果。

  茁长中的西安航天基地,正在用越来越多的硬核指标,助力西安迈出高质量发展新步伐。

  N个期待

  比起这些看得见的指标,还有一种细微之处的改变更让人期待。

  有硬核技术,也有柔性关怀。城市管理建设方面,西安航天基地以“绣花功夫”健全城市基础设施,让人才“引得进”,更能“留得住”。

西安航天基地竞速科创赛道:打开“从1到N”的未来
  新建80万平米高品质写字楼23栋、商业基础设施35万平方米、1个城市级综合体、2个区域级商业中心、2家高品质酒店……通过交融专属元素,“时尚航天”的建设步伐不断加快。“道路倍增”计划提升了西安航天基地的路网建设、停车设施供给和公交体系,“科技赋能”打造高智慧航天“新基建”,“畅行航天”正在“解锁”出行新体验。

  在西安航天基地的“民生清单”上,医疗、教育作为重头,也将在“十四五”时期兑现更多“幸福账单”。医院、社区卫生服务中心和卫生服务站构建出的三级医疗体系,打造 “15分钟医疗圈”,为辖区居民的健康保驾护航;体育场馆、运动公园、绿色运动廊道则构成 “15分钟运动健身圈”,为健康生活注入运动活力。

  聚焦供水扩容、污水处理、中水回用三大工程,“水兴航天”成为西安航天基地落实“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”城市发展原则的重要举措。计划到2025 年,实现日供水40万方以上,污水处理率达到100%,再生水利用率不低于30%,基本建成大西安新型水循环经济示范区。

  天蓝、地绿、水净,西安航天基地城市底色更清新,截至12月14日,航天基地优良天数为263天,位居全市开发区第二,空气质量优良天数助力“西安蓝”,4.3公里绿化带移步易景,供水、净水、回水、亲水4个分项守护生命之源……生态之城日新月异。

  开局“十四五”,西安航天基地高点起步,立足科创航天、产业航天、品质航天、时尚航天、健康航天、教育航天、文旅航天、畅行航天、水兴航天、绿满航天,建设步履铿锵。未来,西安航天基地将紧抓发展机遇,趁势奋发作为,锚定“建设世界一流航天新城”的奋斗目标,不断释放发展活力。https://t.cn/A6xm9pUI(来源:光明网)

近日,省农业农村厅发布《乡村振兴 广东答卷——广东乡村振兴百佳实践案例》,总结展现广东乡村振兴“三年取得重大进展”工作成效。其中,江门4个案例入选,分别是“小陈皮‘接二连三’ 辟出‘大产业’新格局”“探索带农助农新模式,打造新型基层供销社”“创建乡村博物馆 打造文化新基地”“探索‘两线合一’衔接改革 构建‘三合一统’贫困治理模式”,一批可复制、可推广、可借鉴、可落地的“江门经验”面向全省推广普及。

小陈皮“接二连三”,辟出“大产业”新格局

近年来,江门充分发挥新会陈皮国家现代农业产业园集聚带动作用,着力构建“大基地+大加工+大科技+大融合+大服务”五位一体的产业园发展新格局。建成新会陈皮(柑)种质资源保护与良种苗木繁育中心,推进标准化种植全覆盖;研发新设备新工艺新产品,形成药、食、茶、健和文旅、金融等6大类35细类100余品种的系列产品;与30多所科研院校加强产、学、研全方位合作,不断深挖新会陈皮精深加工及医药健康发展潜力;成功打造新会陈皮产业园智慧农业大数据平台,加快实现全产业链数字化;建成新会陈皮公共服务中心,全方位为陈皮产业发展保驾护航。

随着一二三产融合发展,小陈皮“接二连三”蝶变成“大产业”,年产值从不足300万元发展到2020年的102亿元,带动超5万人就业,实现农民人均增收2万元,入选全国乡村产业振兴典型案例。

探索带农助农新模式,打造新型基层供销社

台山市冲蒌供销社立足当地农业大镇实际,通过创办8家农民专业合作社,创办台山市天惠农产品合作社联合社,带动当地农户应用新品种、新技术,向生产规模化、标准化方向发展,成功打造以冲蒌镇为中心的黑皮冬瓜产业圈,当地不少农民通过种植冬瓜致富。同时,积极开展土地托管业务,有效盘活基地周边闲置农田。

此外,冲蒌供销社探索形成“批发市场+配送中心+销售网点+电商平台”的销售新模式,建立近1万平方米的供销社天润农产品批发市场,各功能区域齐全,每年助农销售农产品3.6万吨;在城区建立3000平方米的农副产品分拣配送中心和新供销生活超市,广泛开展“农超对接”,每年配送生鲜农产品6000多吨;打造“农家康”品牌,自建“天润生活直通车”线上平台,将“农家康”品牌特色农产品销往全国各地,年均销售量达5万包。

冲蒌供销社先后获得基层社标杆社、全国供销合作社系统先进集体、金扁担改革贡献奖等荣誉。

创建乡村博物馆,打造文化新基地

江海区礼乐街道东红村在大力推进“三清三拆三整治”过程中,将清理出的风车、石磨、煤油灯、渔船、纺织机、龙舟等千余件刻写东红乡村文化记忆的旧物件摆上陈列架,创建了乡村博物馆,打造文化新基地,赋予东红村文明实践新活力。

东红村还以公益性的乡村博物馆为基础,将书法、绘画等以牌匾、墙绘、小品的方式融入村容村貌建设,对接当地童艺堡美术中心,打造一批乡村特色写生景点,建设东红村艺术写生基地,培育农村新业态,实现美丽乡村“流量变现”。

未来,东红村将结合乡村博物馆、写生基地等文创项目建设,聘请专业团队研究探索如何在传统建筑中植入现代功能以满足现代人消费需求,进一步开发书画观光、农事体验、特色民宿、果蔬采摘基地等项目,走出传承发展农耕文明、促进乡村文化兴盛的路子。

探索“两线合一”衔接改革,构建“三合一统”贫困治理模式

2018年,作为广东省唯一试点市,江门率先开展低保制度与扶贫开发政策有效衔接的改革工作,即“两线合一”衔接改革。通过推进扶贫政策与低保政策有机融合、有效衔接,探索形成了治理相对贫困的“三合一统”模式,并以恩平市为试点,全面铺开扶贫工作机制改革,构建“三合一统”帮扶模式,破除原有贫困治理模式中的地域、政策、制度、结构界限,进而在整体上构建纵向到底、横向到边的大扶贫格局,为全省推进扶贫开发工作提供了示范性经验。

此外,江门积极搭建“政府+行业+社会”大扶贫工作平台,在全市建立有机联动扶贫机制,将扶贫工作纳入考核指标,有效督促各政府部门协同推进扶贫工作,大力开展“千(万)义工助千户”“百医牵百村”“百企扶百村”三大社会帮扶行动,全面推进社工帮扶服务。

截至2020年底,江门市所有建档立卡贫困户全部达到“八有”脱贫标准,人均可支配收入由2015年的5974元增加到2020年的21087元,年均增长28.69%,相对贫困人口自我发展能力和内生动力明显增强,基本建立解决相对贫困的长效机制。


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