15日,記者從電子科技大學獲悉,憑藉「菸草降解土壤有機汙染物1,2,3-TCP」項目,該校碾壓全球313支隊伍,在2017年度國際基因工程機器設計大賽(iGEM)中斬獲金牌。同時,在眾多合成生物學項目中榮獲「最佳植物合成生物學」這一單項最高榮譽,這也是該校首次在iGEM全球總決賽中獲得最佳單項獎。
據了解,國際基因工程機器設計大賽(iGEM)由美國麻省理工學院創辦於2003年。現已發展成為國際上合成生物學領域最頂尖的大學生科技賽事,其中涉及到生物,信息,電子,物理等多學科交叉內容。
此次總決賽在美國波士頓開戰,都來了哪些「大牛」學校?電子科技大學生命科學與技術學院相關負責人介紹,國內包括清華、北大、電子科大等98支隊伍,與國外包括牛津大學、海德堡大學、威廉瑪麗大學等215支參賽隊伍同臺競技。在競爭最激烈的環境組角逐中,已連續三年奪冠的電子科技大學實驗隊(UESTC-China)再次「碾壓」了包括明尼蘇達大學、曼徹斯特大學、京都大學等名校。最終在14個track中決出105枚金牌,來自國內高校的26支隊伍奪金,電子科技大學位列其中。
談及獲獎項目,相關負責人介紹,今年他們參賽項目屬於環境組。當時其他隊伍都致力於研究改善土壤中重金屬汙染、開發生物傳感器,「我們團隊並不想往這方面發展,便進行大量的文獻與資料收集分析,最終選擇鮮有人關注的有機滷化物汙染」。並且,針對有機滷化物汙染難題,實驗隊提出了新穎的項目設計,「通過改造菸草降解有機滷化物1,2,3-TCP,轉化為綠色產物甘油,進而實現產物的再利用。」
據悉,有機滷化物常被用於化工材料的生產,因其難降解、易滲透、致癌致突變而更容易對人體及環境造成危害。相關負責人表示,正因為有機滷化物汙染十分罕見,但影響重大,「團隊希望通過這個項目引起更多人對有機滷化物的重視。」
其實,早在2013年,電子科技大學iGEM參賽隊就以降解滷代烷烴為目標,將兩種酶的基因導入到底盤生物大腸桿菌的體內使其表達,以此來達到降解目的。但是今年,團隊將底盤生物改為雙子葉植物菸草,同時插入第三個基因,最終實現將1,2,3-TCP降解為無毒無害的甘油。至於為何選擇菸草,相關負責人介紹,菸草種植面積可觀、易運輸、應用性強,而且學校生命學院對於菸草這種模式生物的研究比較有經驗,在實驗室和技術方面都能保證項目順利完成。同時,團隊為獲得更高的降解效率,收集了大量信息,探索更為優良的突變,又將前兩個基因進行優化設計,最終得到了更為高效的突變體基因。
在確定了底盤生物、基因元件以後,更多的實驗操作是在代謝調控的基礎上運用合成生物學的方法來構建最終的超級菸草。隊長劉炳麟回憶起實驗困難時說:「在項目初期,載體構建一度陷入僵局,花費了大量的時間也不能獲得陽性質粒」。
為了使項目繼續推進,多組隊員參與構建,並和教練積極探討。在6個月的封閉式實驗後,團隊先後攻克植物組培、陽性檢測、產物分析、數學建模等技術難題,最終獲得降解1,2,3-TCP為甘油的超級菸草。除了完成相關實驗,團隊還發明了「基因紙牌」並成功申請智慧財產權保護。
成都商報客戶端記者 趙雨欣 圖片由電子科技大學提供