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

  • 粤港澳大湾区首台“华龙一号”核电机组投产发电

  • 第二十七届中国(寿光)国际蔬菜科技博览会开幕

独家策划

推荐阅读
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
当前,全球具身智能产业进入从实验室研发到产业化落地的关键跃升期,成为大国科技博弈的重点领域。具身智能产业横跨人工智能、高端制造、新材料、电子信息等多元领域,唯有系统集成、协同创新才能释放最大效能。
2026-04-20 09:43
飞机即将着陆,一位怀抱婴儿的年轻妈妈突然求助——她头晕、想吐。这本书是谭先杰沉淀十多年的健康传播实践心得,也是他投身医学科普以来,对“如何做好健康科普”进行的系统性梳理。
2026-04-20 09:54
4月10日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部、公安部、市场监管总局联合公布《人工智能拟人化互动服务管理暂行办法》,自2026年7月15日起施行。”  郑庆华表示,同济大学正在推进人工智能伦理、算法治理与安全测评研究,重点攻坚用户极端情境识别、情感边界引导、未成年人身份识别等关键技术。
2026-04-20 09:47
4月19日7时30分,2026北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松鸣枪开跑,人形机器人与人类跑者同时从起点出发。也有专家提醒,人形机器人正步入以场景落地为核心的攻坚期,大规模量产与普及仍面临诸多挑战。
2026-04-20 09:45
记者16日从中国科学院国家空间科学中心获悉,来自该中心等单位的科研人员,通过三维数值模拟首次揭示,月球内部的金属月核在“感受”到太空磁场突变时,会像电磁感应一样产生感应电流和感应磁场,这股力量会挤压月球周围的太阳风,在月球两侧边缘形成一道特殊的“压缩带”。这项研究不仅揭示了月球导电内核在太阳风与月球相互作用中的重要作用,也为未来探测月球内部结构提供了新依据。
2026-04-17 10:30
据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2026年4月17日01时36分,经过约5.5小时的出舱活动,神舟二十一号乘组航天员张陆、武飞、张洪章密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。
2026-04-17 10:30
今年4月17日是第三十八个世界血友病日,主题为“诊断是关怀工作的第一步”。我国血友病患者诊疗现状如何?如何早识别、早干预?患者在日常生活中如何做好管理和防护?
2026-04-17 10:21
截至2026年3月31日,29个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团共154个统筹地区完成上年度医保基金清算,覆盖率达全国统筹区总数的39%,超额完成试点任务。其中,吉林白山、浙江宁波等43个非试点地区主动对标试点标准同步完成清算任务。山东、宁夏、北京、河北、海南、天津、河南等7地完成全省(自治区、直辖市)清算。
2026-04-17 10:20
商务部新闻发言人何亚东在16日举行的新闻发布会上表示,外资研发中心是我国创新体系的重要组成部分。2月,财政部、商务部等部门共同印发了有关通知,继续对外资研发中心进口有关科研用品免征进口关税和进口环节增值税、消费税。
2026-04-17 10:13
中国科学院微小卫星创新研究院15日发布轻舟试验飞船首批科学成果:关键技术验证方面,飞船测试了密封结构、推进、惯性测量、热控环控等核心系统。
2026-04-16 09:24
此次飞行对多项关键技术进行在轨考核,同时搭载27项科学试验载荷,还携带近300件青少年科普作品和一件《马踏雄风》瓷马进入太空。
2026-04-16 09:22
15日9时50分,由中国航空工业集团自主研制的HH-200航空商用无人运输系统,在航空工业民机试飞中心渭南运营基地平稳降落,圆满完成首飞。
2026-04-16 09:21
加载更多