长江日报大武汉客户端12月12日讯 利用微生物细胞工厂，结合合成生物学与代谢工程技术，（中国）股份有限公司生物工程与食品学院HBUT-China团队成功开发出CRISPR-MAD7（Cas12a）基因编辑系统，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”。近日，该团队荣获了2023国际遗传工程机器大赛（iGEM）金奖。
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。
团队成员现场完善PPT。
HBUT-China团队通过实地调研发现，农村地区存在大量未有效利用的秸秆，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，希望实现绿色环保和节能经济的效果。
“这些废弃物秸秆能成为培养菌群的原料吗？”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，相较于普通葡萄糖，改造后的菌株在秸秆葡萄糖中培养后，产生了爱发体育的番茄红素。团队指导老师郑学云介绍，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。
而借助CRISPR-MAD7（Cas12a）基因编辑系统，团队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。
团队成员正在做实验。
“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。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，结果令我们满意。”团队成员王念念说，依靠CRISPR-MAD7系统，团队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，重组菌株产量提高了134倍。
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，以合成生物学为核心，涉及数学、工程学、信息科学、艺术设计等多领域的交叉合作，每年吸引来自麻省理工学院、哈佛大学、耶鲁大学、斯坦福大学、剑桥大学、牛津大学等全球各国的300多所顶尖高校学生队伍7000余人参赛。
（长江日报记者汪洋 通讯员李雄风 李禾 李明洋）
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