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全球总决赛夺金今天的头条给了他们!

  美东时间11月4日,波士顿市海茵斯会议中心举办的国际遗传工程机器设计大赛(iGEM)2019年全球总决赛落幕。该赛事是合成生物学领域的国际顶级学科竞赛,旨在运用合成生物学来创造全新的物质合成系统。

  华中科技大学生命学院iGEM HUST-China团队,以参赛项目“BANAMAX”(敲黑板,香蕉香蕉!)成功摘得金奖。该项目旨在利用人工改造酿酒酵母所赋予的生物脱胶和木质素降解能力实现香蕉产业茎秆废弃物的资源化利用。

  iGEM HUST-China是在生命学院、启明学院等单位的大力支持下迅速成长的本科生科创团队,2015-2018年在iGEM总决赛上获得3金1银,发表合成生物学权威SCI期刊论文1篇。

  来自生命学院各专业的iGEM HUST-China团队成员裘豪等30余人在闫云君、谢尚县、宁康、占艺等教授和老师的悉心指导下,经过近一年的艰苦科研实践,先后完成了相关合成生物学人工生命体的研制、数学模型构建、功能结果验证、综合社会实践等一系列相关备赛工作。团队向赛事组委会提交了37个标准合成生物学元件数据,制作了成果展示网站和学术海报、幻灯片。

  在赛场的项目展示和学术海报环节,团队的16位同学积极主动与来自全世界370余个高校的3000余名iGEM团队师生和评委展开讨论。项目获得了广泛关注与好评,并最终凭借完整的项目成果和展示成效获得大赛金奖。

  项目名称:BANAMAX--an Optimized Degumming Kit for Banana Fiber

  生命学院2017级基础科学生物科学与技术实验班本科生,曾获2017学年新生自强奖学金;2017-2018学年学习优秀奖学金;2018年iGEM全球银奖,2019年iGEM合成生物学大赛国际金奖;2018-2019年度校三好学生。

  哈哈,当然不是,灵感来源于生活。有一天我在听托福听力,有一篇文章是关于Manila hemp,就是一个叫马尼拉麻(蕉麻)的植物,它是属于芭蕉科芭蕉属的。这种植物具有非常好的特性,韧度好、防水还耐腐蚀,可用于制作马尼拉麻绳,这种麻绳广泛用于航海。我就想,既然马尼拉麻可以,那么香蕉的秸秆可不可以呢?在查阅了相关资料后,我发现香蕉确实也可以。

  此外我还了解到,香蕉秸秆产量在全球非常大,全球大概有4.1亿人是以香蕉为主食的,有8.88亿吨香蕉秸秆产生。虽然香蕉秸秆本身难以处理,而且降解会产生废气造成空气污染,还有可能传播巴拿马香蕉病毒,但香蕉秸秆也可以是一笔非常大的可利用资源。如何利用好这笔宝贵资源,从而解决问题、提升科技附加值,便是我们此次选题的出发点。

  有了灵感确定了选题以后,我便去查阅文献资料,了解香蕉秸秆的结构,包括木质素、半纤维素和果胶,根据香蕉秸秆的结构确定用于降解的酶。(敲黑板:查阅文献很重要!)

  确定用于降解的酶,是一项耗时耗力的工作,有时候可能还需要一点运气。在查阅大量文献资料以及结合导师给的建议的基础上,考虑到PH值对酶活性的影响,我确定了三种酶:小漆酶、酸性果胶酶、多功能过氧化物酶。

  确定酶之后,为了使酶能在转运到体外发挥作用,我们需要每一种酶有转运效率高信号肽辅助,所以就找到了6钟不同的信号肽(其实信号肽的种类远不止6种,但是局限于实验条件,我们只选取了有代表性的6种信号肽)。3种酶和6种信号肽共有18种组合方式,我们再根据每种组合的表达结果,选取最优的组合。(再次敲黑板:实验验证必不可少!)

  其实在找到最优的酶与信号肽的组合之后,我们就考虑到工业应用。酶在发酵的工程中不可能一直处于预设的最适PH环境下,所以就需要利用合成生物学的知识,增加pH调控系统,然后把信肽,酶,和PH调控系统的酸性启动子分别组合形成新通路,让酶在外界环境诱导下自行分泌各种酶,以及碱性蛋白维持适宜的PH范围。

  最根本的研究成果是木质素降解,可用于降解香蕉秸秆,解决香蕉秸秆自然降解或者焚烧带来的传播病虫害、空气污染等问题。当然,这项研究不仅仅局限于香蕉秸秆的降解,还可以扩展到其他作物,例如水稻、小麦秸秆的降解。我们可以后期做出修改,找到特定的酶,就可以利用生物降解的方法替代焚烧秸秆,从而解决焚烧秸秆带来的空气污染问题。

  此外,香蕉秸秆降解的产物寡糖和芳香类化合物都可以作为工业生产原料,给其他工业生产降低成本。

  当然开心啦!当时,专家给我们项目的评价是very impressive ,我觉得获奖是对我们辛勤付出、努力工作的肯定吧。比赛对于我们来说不仅仅是比赛,它虽然结束了,但我们的研究实验还会继续做下去,还会继续完善项目。因为这着实是一件能够改善环境和人民生活的事情,服务社会、服务人民是很有意义的。学习不止,科研无境!

  我是中国社科院拉美所副研究员谭道明,关于巴西的经济衰退和政治危机,问我吧!

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