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美国科罗拉多州立大学团队成功合成出“基因开关”，首次实现在成熟植物中灵活调控关键遗传特性，为未来智能农业打下坚实基础。该技术已发表在《ACS合成生物学》杂志，为植物功能设计提供理论和技术支撑。

　　美国科罗拉多州立大学团队成功合成出一种“基因开关”，这一创新技术首次实现了在成熟植物中灵活地开启或关闭关键遗传特性，为智能农业的未来设计奠定了坚实基础。该成果已发表在《ACS合成生物学》杂志上，这是美国化学会旗下的权威期刊，标志着合成生物学领域的一大重要进展。

　　这项跨学科的研究由一支专业团队共同完成，他们通过设计和构建新型DNA片段，并将其植入生物体内，使植物具备了类似电子电路的功能。这种“基因开关”就像控制电灯的开关一样，能够在外部信号的作用下，精确地调控特定基因的表达。

　　在此之前，基因调控技术主要局限于细菌等单细胞生物，而在多细胞植物中的应用则面临巨大挑战。植物复杂的组织结构，包括根、茎、叶以及不同的营养和生殖器官，使得基因调控的难度大大增加。

　　为实现这一目标，研究团队首先合成了相关的植物DNA片段，并围绕两个关键基因构建了一个潜在的遗传“切换系统”。他们运用数学建模方法，在计算机中模拟了多种可能的组合，最终筛选出了最有效的设计方案。随后，研究人员将选定的DNA序列导入植物体内，并在12天内持续监测其变化，以定量评估基因表达的调控效果。

　　这一研究不仅首次实现了对植物基因功能的可预测、可编程调控，更为未来按需设计植物功能提供了坚实的理论和技术支撑。其带来的“基因电路”技术不仅可以调控植物生命周期中不同阶段的芽和细胞活动，还将在农业、材料科学等多个领域发挥广泛作用。例如，农民可通过激活特定开关来增强作物的抗旱能力，或调控南瓜等作物的生长周期，实现早熟并保持高产和营养价值。

　　此外，未来有望借助机器学习技术进一步优化基因电路的设计流程，实现自动化操作，从而加速整个研发进程。

　　这项突破性技术将为提升粮食安全、环境修复以及可持续材料开发等领域带来全新可能，是实现植物“编程化”改造的关键一步。

（文章来源：科技日报）