XMU-China2020团队在Synthetic and Systems Biotechnology发表综述

1、文章内容

摘要:

在过去的50年内,全球的农药需求和用量出现了巨大的增长。但在无人工干预的状态下,环境中的农药残留很难完全降解,可能对非目标生物和生态环境构成持续性威胁。针对农药滥用和环境农药残留超标的问题,化学和生物降解方法大量涌现,但由于两者限制条件较多、降解能力有限,农残降解仍亟需新的方法策略。

近年来,以合成生物学原理为基础的生物降解工具得到了进一步的发展,为农药降解铺平了道路。通过定制化的降解通路和标准化的装配模式,基于合成生物学设计的多维降解的工程菌已成为农药残留降解的有效工具。

本文介绍了不同农药的作用机理和危害,总结了降解农残的方法,并讨论了合成生物学在降解农残方面的优势、应用和前景。

农药作用机理

该部分按照农药的作用对象总结了杀虫剂、除草剂、杀菌剂、杀线虫剂四种农药类型分别的作用方式和主要作用机理。机制概述图如下。

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▲图1. 农药作用机理

化学及生物降解方法

该部分按照方法学分类,对化学和生物农药降解法分别介绍。其中化学降解法主要包括焚烧氧化水解光化学降解土壤生物电化学系统五类方法。而在生物降解部分,则概述了高效降解菌以及酶的筛选方法,质粒水平转移原生质体融合等多维降解菌的构建以及多种降解菌共培养构建降解群落,此外也阐述了化学和生物降解法的联用,以及生物降解法在现实环境中的应用(降解酶和降解菌在载体的固定等)。

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▲图4. 化学和生物降解方法

合成生物学降解方法

该部分是全文重点,介绍了表面展示降解途径优化多模块整合策略构建微生物群落四种合成生物学降解方法,在多模块整合策略部分聚焦历届iGEM队伍,包括撰稿团队2020 XMU-China团队在草甘膦农残降解工程菌方面的贡献。讨论了合成生物学降解农残的利弊,展望了未来合成生物学方法在农残降解和生物修复领域的发展方向与趋势。

(https://2020.igem.org/Team:XMU-China)

2、文章信息

Degradation strategies of pesticide residue: From chemicals to synthetic biology

Bi Ruomeng, Ou Meihao, Zhou Siru, Geng Shichen, Zheng Yixian, Chen Junhong, Mo Ruijie, Li Yuan, Xiao Gezhi, Chen Xingyu, Zhai Shiyi, Zhang Aihui*, Baishan Fang*

所属机构:

XMU-China Team, Innovative Practice Platform for Genetic Engineering Machine Design, Xiamen University, Xiamen, Fujian, 361005, PR China

全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405805X23000236

3、期刊信息

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Synthetic and Systems Biotechnology

Synthetic and Systems Biotechnology是由科爱出版的高质量国际开放获取期刊,创刊于2016年。该期刊覆盖合成生物学、系统生物学以及生物医药等领域的各个方面。

CiteScore: 6.6,影响因子:4.692。

最新中科院SCI分区:

大类学科(生物学)Q2区;

小类学科(生物工程于应用微生物)Q1区。

本刊现已被SCIE、EMBASE、PubMed Central、Scopus等数据库收录。本刊入选2019年中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。本刊是中国生物工程学会合成生物学专业委员会的会刊。本刊是生物反应器工程国家重点实验室的官方期刊。

2020赛季队伍来信

2020赛季XMU-China队员毕若萌:

这篇综述能够成功发表,是2020 XMU-China的又一项集体荣誉,离不开团队中每一个家人的共同努力。2020赛季的辉煌在我们每个队员的生活中都留下了奇谲瑰丽的一笔——我们挺进final list获得2nd Runner Up,摘得3项单项奖及2项提名,昔日的快乐激动以至于欢呼相拥的情景仍历历在目,到如今,检测组、降解组两篇综述文章均以本科生一作发表,一切的荣誉均是基于长久的队伍积淀和艰苦卓绝的努力。

经过漫漫十余年的旅途,从方老师力排万难,创立队伍之初,XMU-China就如同一个被精心呵护的婴儿,在合成生物学的沃土中不断深耕,逐渐成长为有灵魂有精气神的队伍。每一个加入iGEM团队的队员(甚至在选拔阶段),就开始了不断学习和突破自己的过程。初入队的自己尚是科研小白,面对知识渊博的前辈,十八般武艺的队友,只惊觉高山仰止,景行景止。

在与iGEM共同成长的日子里,无论是课题开展还是这次综述的撰写,我总在不经意之间觉得幸运,好在有师兄师姐,对我们一次次实验失败给予最大的宽容和鼓励,任我们在项目设计中天马行空,一次次试错;好在有博学的学长,无数次提供技术和知识的支持,一次次拓宽我们的视野;好在有互相欣赏提供情感支持的队友,让我们在失败和困难中不断自愈,不断前进。

2020赛季奖杯

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21年2020XMU-iGEM检测组综述在化工学报发表

如果说学到最珍贵是什么,应该是坚持和不断尝试,听宣讲时印象最深刻的便是队长那句“希望各位能够坚持到最后”,这篇文章在2020年中文投稿碰壁,是因为坚持和跌倒重来的勇气,一次次修改和精进终于换得了“accepted”。

如果说收获最珍惜的是什么,是可以结交一辈子的伙伴,赛季过去近3年,仍是可以倾听你喜怒哀乐、一起吃热气腾腾冬日火锅的家人,也正是这份情谊,让我们重新拾起这篇综述,这是那个赛季留给我们最后的信物。

大家再次展示各自的十八般武艺,科研绘图和用英文写作的艰难,对话审稿人的忐忑,文章录用的喜悦,仿佛是iGEM竞赛又一次再现,我无比珍惜这期间一起修改和大家再一次并肩的过程。iGEM大家庭给予我的总比我能贡献给她的,多得多。

这一路,能和大家笑泪与共,与有荣焉。赛季之后,也许我们会在地理上相互走散,但是在未来某个选择的节点,我会记得瑷珲师兄和小燕姐“贪生怕死莫入此门,升官发财请走别道”对科研纯粹的追求,我会记得俊宏学长知识的广度和深度以至于不敢懈怠,我会记得队员们“山水永相逢”在更高处相见的承诺。这里永远热泪盈眶,故事仍在继续,相信XMU-China会继续带着一批批的新人,在合成生物学的大陆继续破风前行,2023赛季,请竭尽全力、尽情享受,诸位务必加油。

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2011、2012、2013年最初参赛时现场峰会的纪念胸卡

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方老师保存完好的2011年实验记录

感怀创队之初

赛后3年,iGEM给我们留下了什么?

(2020-XMU-iGEM寄语)

2020赛季XMU-China队员 耿世辰

(厦大化院→北大生科)

这篇综述的是iGEM 2020团队的一枚“迟到的”勋章。它的诞生离不开降解组队员们不离不弃的“队魂”、离不开师兄师姐的教导、离不开这三年多不时的怀疑和我们的“永不放弃”精神。三年的时光没有冲刷我们的友谊反而让我们更将iGEM的经历放在心尖。也正是这份情谊让我们在面对质疑和挑战时总是能够劲往一处使,最终攻克难关。

感谢iGEM这个团队里的引路人让我领略到合成生物学领域无边的乐趣,也带我走进生物实验对自然的理解更进一步;感谢本文的作者们尤其是毕若萌、周思汝,在文章构思、写作、统筹方面起到决定性的作用;感谢瑷珲师兄、俊宏师兄对文章的内容进行把关,让我们在学术写作这个不太熟悉的领域更上一层楼。

iGEM是我本科生涯里最明媚的时光,在这个团队遇见的人们是我志同道合的朋友和引路人。回看这篇综述的作者列表,我们大多都在中国不同的城市、做着不同的课题、走在人生全新的道路上,但是我们也都能够在这枚勋章上共同刻下我们的名字,共同以XMU-China的一员的名义书写我们的昨天、今天和明天。

2020赛季XMU-China队员 周思汝

(厦大生科→北大生科)

上周看着佶佶帮我涂板子,一瞬间就梦回2020,即使身为队长的他当时应该不会帮我做实验(说明iGEM training非常到位,三年不做生物仍旧稳如老手)。iGEM 2020赛季结束后的三年,非常幸运的是,一起共赛的队友们,advisors和师兄师姐们依然很有默契,在北京、在厦门的聚餐永远都在喋喋不休,话题似乎都不会落地。虽然会在心里无数次想起那段时间,但在赛后最为感激的,无疑是iGEM2020让我遇到了生命中非常珍贵的朋友们。看着大家在各自擅长的领域不断成长与精进,我想不久之后我们会再次相遇的!

2020赛季XMU-China队长 谢佶晟

(厦大化院→北大化院)

组队三年了就,好快好快。

最近也还经常去生物实验室。尽管已经换到了一个完全不同于本科任何阶段的研究方向,好多iGEM的实验细节都已经变得模糊,但每天看到思汝设计引物转化加96孔板and blabla的时候,记忆还是一波一波地被唤醒了(虽然唤醒了但不多,上周第二次涂的板子就没长鹅)。同时iGEM这段经历带给我的科研素养仍帮助着我面对研究生阶段的各种问题与挑战。

毕业后,超级感动于瑷珲师兄小燕师姐一如既往的指导与帮助,在我定导阶段的出谋划策。三年后,非常开心的是厦门并没有因为毕业而变得超级陌生,每次回去和师兄师姐俊宏学姐乙酰的聚餐都super充电。说完再见,收拾好心情继续前进。

希望各个领域的大家未来都能顺顺顺!

2020赛季XMU-China队员 欧美灏

(厦大能源→京都能源)

2020赛季之后,iGEM给我留下了三年,分别是2021年,2022年和2023年,给我留下了两个阶段,分别是毕业前和毕业后,给我留下了一条道路,就是生物的道路。它看起来什么都没有改变,因为这不止是一段经历,而是生活中的一部分。

2020赛季XMU-China队员 莫瑞洁

(厦大生科→协和医学)

投文章的过程不算顺利,经历了多次反复的修改,但很幸运是和iGEM的大家一起完成。我们彼此体谅,充满默契,同心协力,才有了最终的成功。永远都爱iGEM的大家庭,未来也要在各自的领域继续努力呀!

2020赛季XMU-China队员 郑毅宪

(厦大化院→厦大化院)

三年过去了,早已成为一名有机民工,每日过柱子的我也常常会回想起昔日与大肠杆菌相处的美好时光(苦笑,虽然如今与一同奋战的大家已经分居各地,内向如我也很少互相联系,但是每每见面总是有说不完的话。一同奋战的时光虽然艰苦,但回头看,它们总是闪亮夺目。直至今日,我仍在想,如何用合成生物方法,解决有机反应中难以解决的问题,也为了回到那个实验室中去,品味那些一同奋斗的时光

【竞赛报名/项目咨询+微信:mollywei007】

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