点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:湖北工业大学:将“生态包袱”变为“绿色财富”
首页> 地方频道> 地方频道-湖北> 时事要闻 > 正文

湖北工业大学:将“生态包袱”变为“绿色财富”

来源:光明日报客户端2023-12-15 15:42

  番茄红素被誉为“植物中的黄金”,是目前科学验证中最为有效的抗氧化活性物质之一。其功效在于清除人体内导致衰老和疾病的自由基,有助于保护血管,预防心血管疾病等健康问题。传统的番茄红素采用从植物中直接提取、化学合成等方式。然而,直接提取含量低,化学合成可能带来毒性,这两者都不是最佳选择。

  近日,湖北工业大学生物工程与食品学院带领的HBUT-China团队利用微生物细胞工厂,结合合成生物学与代谢工程技术,成功开发先进的CRISPR-MAD7(Cas12a)基因编辑系统,改造了谷氨酸棒杆菌,使秸秆生物基有效转化成高附加值产物番茄红素,将“生态包袱”变为“绿色财富”,实现了产品减碳和可持续发展。由于这一创新性的项目,该团队荣获了2023国际遗传工程机器大赛(iGEM)金奖。

  据了解, CRISPR-MAD7(Cas12a)基因编辑系统包含两个关键组成部分,一种是行使DNA双链切割功能的Cas蛋白MAD7,而另一种则是具有导向功能的crRNA。简而言之,CRISPR-MAD7(Cas12a)技术就像是一个办公软件上的“查找和替换”工具。科学家可以通过设计特异的RNA分子,使其能够识别并结合到基因组中特定的位置。随后,Cas蛋白MAD7会被引导到这个特定位置,对该位置上的DNA进行切割。科学家还发现细胞可以利用自身的修复机制,对切割的DNA进行修复,从而实现对基因的编辑。

  “利用这个系统,我们可以重新设计菌株的遗传路线,改变菌株的生长和生产特性,使微生物细胞更高效地生产目的产物。”该项目学生负责人江益明说道。

  为了更好地将这一系统应用于菌株改造,优化系统所需的表达元件是关键步骤。HBUT-China团队的王慧泽、王念念、谢宏森、张倪萌等同学,每周都投入大量时间查阅文献,并与指导老师代俊、姚兰、郑学云等进行深入讨论。经过半年的不懈努力,团队获得了理想的实验结果。

  “每一个小的变量的改变就需要从头开始实验,已经记不清有多少次‘重来’,但我们不厌其烦,反复对照,最终功夫不负有心人,我们的编辑系统在单个基因或者大片段敲除上编辑效率非常高,这结果令我们满意。依靠CRISPR-MAD7系统,我们对谷氨酸棒杆菌进行了一系列改造,成功构建了高产的番茄红素菌株。相对于原始菌株,我们的重组菌株产量提高了134倍。”王念念说道。

  研发中,团队发现农村地区存在大量未有效利用的秸秆,而且对秸秆的处理方式仍然相对原始。这一发现成为他们项目的关键灵感,促使团队将焦点放在了利用秸秆生物基高产番茄红素上,旨在实现绿色环保和节能经济的效果。

  通过实验,他们发现秸秆先后经过酸解和酶解处理,能够有效地产生葡萄糖,这种秸秆葡萄糖可以成为培养谷氨酸棒状杆菌的碳源。

  “经过实验对比,相较普通葡萄糖,改造后的菌株在秸秆葡萄糖中培养后,产生了更多的番茄红素。番茄红素可添加到药品、保健品、化妆品中去,有广阔的应用前景。以秸秆为菌群的‘养分’生产高值产品,为环境保护和秸秆处理提供了新思路。”指导老师郑学云说道。

  备赛期间,为方便实验,团队中来自理学院的梁天一与计算机学院的韩义自主构思并且设计了一款软件。该软件可识别实验人员上传的菌落培养皿的图片,分类计算出菌落数以及菌落颜色特征,便于成员对实验结果进行分析。

  “实验组同学之前多用一些手机APP来计数,但这些APP里常常包含广告,而且并不能实现分类,结果的保存也不方便。”梁天一说道,“在指导老师的帮助下,我们运用数字图像处理、机器学习以及Web开发的相关知识,构建了ColoVision这款软件,历时4个月,经历3个大版本更迭,最终实现了分类计数的功能。”

  在法国巴黎的比赛现场,其他国家的参赛选手试用了该软件,并给予了高度评价。“我们希望未来能进一步优化并开源这一工具,让所有参赛队伍都能够收益,这也是在践行iGEM比赛的包容性原则。”梁天一说。

  据了解,国际遗传工程机器大赛(iGEM)是当今世界合成生物学领域内规格最高、影响力最大的国际性顶级大学生科技竞赛,每年吸引全球300多所顶尖高校学生队伍约7000余人参赛。

  (光明日报全媒体记者张锐 通讯员李雄风 李禾 李明洋)

[ 责编:王宏泽 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 平坦的河南,崛起的中原

  • 我国本土发现的首块月球陨石有重要发现

独家策划

推荐阅读
“日出而作、日落而息的传统农耕图景,正在被代码、传感器和无人机重新绘制。”春日里的华中农业大学襄阳书院,校长严建兵对着身旁年轻的面孔说,“对智慧农业而言,广袤的科研一线就是前沿阵地。
2026-04-23 09:41
铈镁嫦娥石是一种新的含稀土磷酸盐矿物,属于三方晶系。据了解,铈镁嫦娥石发现于第一块坠落在我国境内的月球陨石——Pakepake005陨石。目前,铈镁嫦娥石的原型标本和等型标本分别馆藏于中国地质博物馆和中国地质科学院。
2026-04-23 09:40
崇明东滩保护区位于上海市崇明岛的最东端,是东亚—澳大利西亚候鸟迁飞路线上重要的停歇地和越冬地。工作在崇明东滩这片充满生机和希望的土地上,钮栋梁表示倍感使命光荣,责任重大。
2026-04-23 09:39
近日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于更高水平更高质量做好节能降碳工作的意见》。答:“十四五”以来,各地区、各部门深入贯彻落实党中央、国务院决策部署,认真落实全面节约战略,扎实推进全社会节能降碳,取得显著成效,“十四五”全国能耗强度和碳排放强度降低目标均顺利完成。
2026-04-23 09:39
推动伦理嵌入设计,实现伦理治理的前置化,更是推动人工智能治理范式从被动应对向主动防控、从末端整改向源头管控转型的关键抓手。唯有多措并举,方能真正筑牢人工智能伦理治理的根基,推动人工智能技术在伦理框架内规范、健康、可持续发展,让人工智能更好赋能美好生活。
2026-04-23 09:38
但我们也应该看到,我国的农机生产,尽管数量上去了,在品种的丰富性方面尚嫌不足。实践证明:精准适配的农机,是破解山地农业困境的“金钥匙”,也是农机企业开拓市场的“新空间”。
2026-04-23 09:37
当AI成为企业的核心生产力,工业时代延续百年的科层制必然走向瓦解,一套全新的、适配AI时代的组织规则正在被重新书写。
2026-04-22 14:19
2026年“5·18国际博物馆日”,首都博物馆将推出年度重磅展览——“玉米·黄金·美洲豹:玛雅与安第斯古代文明大展”,约800件珍贵文物将亮相,带观众走进美洲古代文明。
2026-04-22 09:41
中国气象局日前发布首批珍贵一级气象档案名录。中国气象局气象档案馆收藏的“1885—1944年猴矶岛海关气象月总簿”、天津市气象档案馆收藏的“1890—1931年英租界工部局工程处测候所气象统计表”、辽宁省气象档案馆收藏的“1951年中央人民政府人民革命军事委员会气象局全国气象工作会议合影(照片)”等59组气象档案被纳入首批珍贵一级气象档案名录。
2026-04-22 09:40
环节动物是地球上物种最丰富、生态分布最广的动物门类之一。现生的环节动物传统上分为多毛类(如沙蚕和浮蚕)、寡毛类(如蚯蚓)和蛭类(如蚂蟥)。
2026-04-22 09:39
近年来,随着人工智能、机器人等技术的飞快发展,我国自主研发的人形机器人“行者泰山”“天工”“青龙”等频频“破圈”。
2026-04-22 09:31
《报告》展望,未来10年,我国粮食和重要农产品综合生产能力将显著增强,多元化食物供给体系将更加完善,农产品供需将迈向高水平动态平衡新阶段。
2026-04-22 09:29
记者从生态环境部获悉:近日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高精度温室气体综合探测卫星发射进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-04-21 10:34
中医药是中国古代科学的瑰宝,凝聚着中华民族几千年来的健康养生理念及实践经验。“十五五”规划明确提出,要“推进中医药传承创新”,法治作为治国理政的基本方式,能够为中医药传承创新提供坚实保障。要充分发挥法治的固根本、稳预期、利长远作用,以高水平法治赋能中医药传承创新,让中医药这一千年瑰宝在时代浪潮中焕发新的生机与活力,为健康中国建设注入强劲动能。
2026-04-21 10:31
当下,春播春管自南向北次第展开,正是决定一年收成的重要时节。广袤田畴上,各地各部门抢抓农时促生产,科技气息漫遍阡陌,一幅生机盎然的春景图全面铺展。向科技要产能,以智慧启春耕,农业新质生产力在田野间落地生势,成为做好春播春管的底气。
2026-04-21 10:29
网络上针对牛奶到底能不能空腹喝的讨论从不曾停止。如果你空腹喝牛奶后,半小时到两小时内出现腹胀、肚子咕咕叫、排气、腹泻,那很可能是乳糖不耐受。空腹喝牛奶不会“伤胃”,反而可能“养胃”。
2026-04-21 10:26
安徽合肥的科大国盾量子技术股份有限公司内,展出了各类量子移动安全应用产品。合肥近年来不断强化“沿途下蛋”机制,通过企业、资本、科技的融合,助力大科学装置诞生科技成果,并让其孵化走向市场。
2026-04-21 10:25
正值春耕关键期,河南滑县的万亩麦田里,种粮大户不再需要徒步巡查耕地,只需轻点手机,卫星遥感图便将田块边界、墒情分布与作物长势清晰呈现。
2026-04-20 09:51
在苏州大学江苏省先进负碳技术重点实验室,纳米科学技术学院博士生郁操正操作X射线光电子能谱仪,分析一块特殊的测试样品。张晓宏表示,学校将继续深化“学术大师+创新团队”模式,完善交叉课程体系,培养出更多能服务地方产业、对接国家战略、为新质生产力助力的拔尖创新人才。
2026-04-20 09:47
绿色设计不仅是实现碳达峰、碳中和目标的关键工具,更是推动产业转型升级、培育新质生产力的源头性驱动力。“十五五”规划纲要明确提出:“鼓励企业提高绿色设计和制造水平,降低产品全生命周期能源资源消耗和生态环境影响。
2026-04-20 09:44
加载更多