Sysbio-SCAU团队：合成生物学让蛹虫草也有春天

iSynBio造物联合合成生物学竞赛推出《竞赛项目揭秘专题》，本期为第一期，嘉宾为华南农业大学Sysbio-SCAU团队，参赛项目为在非模式生物蛹虫草中应用合成生物学研究策略。  

联合发布：《合成生物学期刊》、生物世界、iSynBio爱星博、深圳市合成生物学协会。   欢迎更多媒体支持，请联系isynbiopr@siat.ac.cn。  

What we do ？

Sysbio-SCAU尝试性地在非模式生物蛹虫草中应用合成生物学研究策略，构建由启动子PtrpC多次重叠   （1-9次）   组成的启动子文库NPtrpC。随后，利用根癌农杆菌分别将文库质粒转导到蛹虫草中，通过检测报告基因GFP表达情况评估。我们希望通过挖掘蛹虫草DNA元件，开发更多可被用于蛹虫草的工具，以期实现多个靶基因表达比例的精准控制。本研究希望能为食用菌合成生物学研究提供通用范式，并为食用菌活性物质的提产增效奠定基础。  

Why we do ？

蛹虫草   ，又称北冬虫夏草、简称蛹草，是我国常见的药食同源真菌。蛹虫草含有丰富的维生素和矿物质，具有很高的食用价值。不仅如此，蛹虫草含有丰富的虫草酸、虫草素、麦胶甾醇等物质，具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种药用价值。  

但就目前而言，我国蛹虫草产业规模化生产仍然有诸多困难，例如培养周期长、活性组分产量不稳定、菌种易退化、低温培养成本高等问题。如蛹虫草的核心组分虫草素的原材料价格依然偏高。  

目前国内外以蛹虫草等食用菌为细胞工厂开发平台的研究团队相对较少。这导致了食用菌合成生物学整体发展较为缓慢。此外，不同于大肠杆菌等为合成生物学领域熟知的物种，蛹虫草等食用菌就像《鲁宾逊漂流记》中流落孤岛、每日苦苦寻觅物资的主人公，面临着鲁棒性差、代谢途径不清晰、可用元件匮乏等问题。  

因此，Sysbio-SCAU紧贴我国蛹虫草产业种质资源开发受阻的时代背景，希望从代谢工程和合成生物学角度出发，通过已有技术，来提高蛹虫草虫草素含量，为产业发展作出一份贡献。面对以上痛点，他们决心成为“拓荒者”，将蛹虫草改造为高效的细胞工厂，首先着手解决元件缺乏及编辑效率低下的问题：  

DNA元件的多样性是代谢工程与合成生物学研究的核心。启动子是启动基因表达的一段特殊序列，而它就像是开关一样控制着基因的表达。本小组在寻找了多种的启动子后，瞄准了蛹虫草中PtrpC这一启动子，其具有合适的序列长度，也有着较强的启动强度。我们将这一启动子通过重叠的方式，串联形成多个组成型启动子，从而实现随着拷贝数增加而启动强度线性增强的重叠启动子文库。这么做也就像是将原本只由一匹马拉着的马车，变为由两匹、三匹、四匹甚至更多匹马拉的马车，跑得更快，更远。  

How we do ？

主要成果  

本项目研究成果有三点，其一，构建了由1-9个拷贝组成的9种PtrpC重叠启动子质粒。其二，利用根癌农杆菌介导转入蛹虫草，并检测报告基因GFP表达情况。其三，将GFP的荧光信号数据   （启动子强度）   和启动子中PtrpC元件拷贝数进行数学建模，通过0～9之间的6次方程拟合发现，启动子强度呈现先增后降的趋势。我们的启动子文库相当于为后来的研究者们提供一个新的马场，可以自由地选择更适合自己的动力   （启动子）   去拉动自己的马车   （靶基因）   。  

报告基因GFP荧光信号检测数据图    

本成果证明了将在模式生物中开发的合成生物学策略应用到非模式真菌上是可行的，有助于未来未开发蘑菇品种中不同强度启动子文库的合理构建。  

项目完整内容   （wiki网页）  

http://www.synbiochallenges.com/wiki/2021/Sysbio-SCAU/index.html  

（点击阅读原文直接打开）  

关于我们

我们是来自华南农业大学的Sysbio-SCAU  

黄梓晴

很荣幸能担任Sysbio-SCAU的学生领队，也很高兴和才华横溢的团队一起奋斗，相信我们能在这次Synbio Challenges上留下美好的回忆。我很喜欢合成生物学中在自己手中创造出新东西的感觉，未来我也会更深入地学习合成生物学。

曾家鹏

享受探索的乐趣，追寻真理的快乐。

高源

很荣幸能参加Synbio Challenges比赛，能和各位共同挑战，感到非常高兴。也希望我们共同努力，一起创造更好的明天！

张震东

“其作始也简，其将毕也必巨。”从无到有、自下而上，充分体现人类意志的合成生物学，就是未来！

王泽彬

很开心能和大家参加本次比赛，希望能和大家一起团结奋斗，迎难而上，希望自己能为团队献出的微薄力量。

周越

非常幸运能够有机会参加这次比赛，希望我们队伍可以一路乘风破浪、披荆斩棘，取得理想的成绩!Sysbio-SCAU冲冲冲！

万雨昕

作为一名食品科学与工程专业的学生，自从深入了解Synthetic biology后，就一直希望有机会参与Synbio Challenges。这次作为Synbio-SCAU的一名队员，和有着共同兴趣的伙伴一起合作，奋斗，于我而言是难得且无价的体验。

张星豪

大家好，我是张星豪，很高兴能有机会参加Synbio Challenges，相信这次比赛是一次十分有趣的体验。

吴丽红

作为一名生物工程专业的学生，我一直都很希望能够在专业竞赛中实践一次。很高兴能有机会参加Synbio Challenges，也很幸运能够成为Sysbio-SCAU的成员，遇到这么多好朋友，这次比赛的获得经验对我来说是无价的，不仅体会到了合成生物学的乐趣，也更深入去了解到了这方面的知识。

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#指导老师

魏韬

华南农业大学硕士研究生导师、中山大学微生物学博士、瑞典查尔姆斯理工大学公派访问学者

合成生物学目前已在各种非模式生物中开疆拓土，食用菌不应被排除在外。感谢Synbio Challenges给了Sysbio-SCAU参赛、学习和交流的机会，期待从中吸收知识和经验，进一步推动食用菌合成生物学的发展。