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

  • 电影《731》拍摄历程特展在哈尔滨举行

  • 安徽歙县:土楼晒秋

独家策划

推荐阅读
中国科学院大连化学物理研究所研究员陈萍、研究员曹湖军、副研究员张炜进团队在氢负离子导体开发及应用方面取得重要进展。
2025-09-18 09:52
工业遗址与科幻主题联动,带来现实与想象交错的奇妙感受;科技手段还原知名IP场景,让游客沉浸到小说里的名场面;利用独特地质地貌,打造“地球上最像火星的地方”……来一场新鲜、有趣的科幻游,成为不少人出游的选择之一。如何做好科幻与文旅深度融合,丰富旅游供给?各地因地制宜进行了探索。
2025-09-18 09:50
记者17日从中国石化新闻办获悉,部署在四川省资阳页岩气田的2口评价井测试产量均超百万立方米,其中资页2-501HF井试获日产气140.7万立方米,刷新我国页岩气测试产量最高纪录。
2025-09-18 09:44
当今中国,科学教育受到前所未有的重视—作为人才培养的根基与路径,科学教育的潜力将变成参与国际竞争、争取国际话语权的实力。
2025-09-18 09:43
日前,由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所牵头承担的聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)遥操作系统测试平台通过专家组测试与验收。
2025-09-18 09:40
“科创游”是一种将科技与旅游相结合的新型旅游形式,不仅展示科技企业的生产过程和产品,还注重科技教育的普及和科技创新的体验
2025-09-17 10:23
此次大会将讨论通过“人与生物圈计划”及其世界生物圈保护区网络杭州战略行动计划,明确未来十年的发展方向、目标和行动方案
2025-09-17 10:21
人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器要“上天”进入预定轨道,运载火箭少不了。在“火箭家族”展台,长征一号至五号运载火箭模型笔直而立。
2025-09-17 10:20
在化学生物学研究中,有一种强大的“分子地图绘制技术”——邻近标记技术。在癌症免疫治疗中,免疫细胞需要足够强和足够多的“信号”才能发起攻击,但癌细胞表面的天然信号往往非常稀疏。
2025-09-17 10:18
当前,秋粮陆续进入成熟期。各地抓住最后的窗口期,落实落细各项增产措施,全力以赴抓好秋粮生产,确保秋粮丰产丰收。
2025-09-17 09:32
人工智能的浪潮正在席卷从科技到教育,乃至全社会的各个角落,中国教育界正在积极推动学习和应用人工智能,以便乘势站在时代前列。今年6月,中国工程院院士、华中科技大学校长尤政提出,人工智能和批判性思维结合形成DNA式的“双螺旋结构”,将有力推动创新。
2025-09-16 09:14
15日,在2025年国家网络安全宣传周主论坛上,《人工智能安全治理框架》2.0版正式发布。落实《全球人工智能治理倡议》,《人工智能安全治理框架》1.0版于2024年9月发布,受到国内外广泛关注。
2025-09-16 09:13
光明日报北京9月15日电 记者陈晨从农业农村部获悉,2025畜禽种业发展论坛14日在北京市平谷区举行。论坛发布了第三次全国畜禽遗传资源普查、濒危畜禽遗传资源保护成效、主要畜种分子身份证构建和遗传评估优秀种公畜等重大成果,举办了畜禽种业振兴成果展,26家单位现场推介新技术、新设备、新成果,72家单位进行专场展示。
2025-09-16 09:13
数智技术以及数智互联技术将推进青年间社会化协同与知识共享,可精准连接青年学习者,并形成跨地域的学习社群与项目协作组。总而言之,数智技术能够为青年群体参与终身学习创造良好条件,能够充分激发青年群体参与终身学习的动力,能够更好地帮助青年群体全面发展。
2025-09-16 09:12
作者:王 珩、程松泉,分别系浙江师范大学教师教育学院教授;浙江师范大学教师教育学院博士生  当前,全球教育正经历一场由人工智能技术驱动的深刻变革。唯有坚守育人初心,在伦理框架内审慎推进技术应用,才能让人工智能真正成为引领教育发展的引擎,而非解构教育本质的飓风。
2025-09-16 09:11
在合成生物学和气候变化应对领域有巨大潜力。
2025-09-16 09:11
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
加载更多