本报讯(记者/吴惠莉 通讯员/赵秀彩 徐东东)10月27日至31日,2016年度国际基因工程机器设计大赛(iGEM2016)总决赛在美国波士顿海因斯会议中心举行。由我校祝钦泷助理研究员和陈乐天教授领衔指导的华南农业大学SCAU-China2016参赛队凭借“利用水稻生物反应器合成超级抗氧化类胡萝卜素”项目,从300多支参赛队伍中脱颖而出,获得五项大奖,为历年来中国高校单届获单项奖最多的本科队伍。
这是我校第三次参加iGEM大赛,除金奖外,该队还独得“最佳新应用项目奖”“最佳教育和公众参与奖”和“植物合成生物学最佳成就奖”三项单项奖,首次在多个单项奖上实现零的突破,并获得全球决赛总季军。冠亚军分别是英国伦敦帝国理工学院及澳大利亚悉尼大学,我校是唯一进入决赛的中国高校,同时也是继北京大学、浙江大学后第三个进入决赛前三甲的中国高校。
此次大赛汇集了来自全球40多个国家的300多支队伍参赛,参赛队伍数再创造历史新高,其中包括哈佛、麻省理工、耶鲁、牛津、剑桥、帝国理工等国际顶级大学。
据了解,SCAU-China2016参赛队于2014年11月组队,经过层层筛选最终确定由来自生科院和农学院的15名大学生组成。为了让项目能够顺利推进,生科院成立了由刘耀光等7位老师组成的项目顾问组,定期对项目进行跟进指导。项目实施过程中,实验组学生从零基础开始,先后攻克了载体构建,遗传转化,表型鉴定,代谢产物分析,数学模型构建等一系列实验技术难关,达到了预期目标。
目前市场上很多药物、保健品的珍贵天然成分的大规模生产都是通过微生物发酵或直接提取而来的,但其工业原料来源储运受限,产品纯度和效率极低。因此如何安全高效,又能低成本大量生产这些珍稀产物就成为一个需要解决的问题。针对这个问题,SCAU-China2016参赛队另辟蹊径,在项目中利用合成生物学技术,在水稻中重构了类胡萝卜素的合成代谢途径,以高等植物作为生物反应器合成具有超强抗氧化性的高级类胡萝卜素。本项目有望降低类胡萝卜素生产的原材料成本,便于原材料储存和运输,安全解决生产效率低等工业实际问题,其产物将在抗衰老、抗击癌症,以及控制人体低密度胆固醇等方面具有广阔的应用前景。
除此之外,记者了解到,这个项目的最重要意义在于通过代谢工程的原理,引入合成、调控、运输相关基因,构建了植物生物反应器系统,在水稻中合成高级类胡萝卜素;利用这一系统和技术,还能生产其他各种天然化合物,尤其是珍稀化合物,如能抗疟疾的青蒿素、能治疗癌症的紫杉醇、高保健作用的人参皂苷等,解决原料的昂贵稀少、难于提取等问题。这样不仅能够降低珍贵药物的生产价格,还能为生产药物提供可持续的工业原料,保护珍稀物种的过量挖掘采摘,从而造成的生物资源的灭绝和环境的破坏。
据队长李嘉敏介绍,iGEM历年的参赛项目基本以微生物为研究底盘,通过基因工程技术解决特定的合成生物学问题,但植物研究周期长,所以没有队伍挑战挖掘高等植物在合成生物学的优势。基于创新、实用的出发点,华南农大师生们结合学校的办学特色,选择水稻作为生物反应器,开始了长达两年的项目研究。李嘉敏表示,水稻种植面积广,易于栽培、产量大,且水稻种子具有耐储存、易于提取等优势,在实验室条件和技术方面能够保证实验顺利进行,而团队也最终克服重重困难,顺利完成了任务。