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一种基因工程红球菌及其构建方法与应用
1. 痛点问题
红球菌是具有高抗逆性（耐有机溶剂、耐高温、耐酸碱）的特殊放线菌，日本30年前首先使用红球菌高效催化丙烯腈水合生产丙烯酰胺——其聚合产物广泛用于石油开采、水处理、土壤改良剂等领域——迄今为止仍是工业生物技术领域最成功的案例之一。开发红球菌基因编辑方法，一方面可以实现红球菌细胞自身性能的按需调控（如敲除副产物基因），解决丙烯酰胺、丙烯酸铵等酰胺、羧酸类大宗/精细化学品生产中的高成本和高排放问题，另一方面有望以红球菌细胞为普适性宿主，高表达各种外源功能酶，从而实现重组红球菌全细胞催化技术的普遍应用，尤其是解决手性医药中间体现有制备工艺中路线长、工艺复杂、原子经济性差、环境污染严重等各种主要问题。但是，作为一种革兰氏阳性放线菌，红色红球菌存在基因组中GC含量高、基因转化率低、非法重组严重等问题，基因组改造困难。目前红色红球菌基因组改造主要依赖于自杀质粒介导的同源重组，但自杀质粒转化效率和单交换成功率很低，正确编辑率更低。因此，迫切需要开发高效的红球菌基因组编辑工具。
2. 解决方案
本技术核心成果是一种基于CRISPR（成簇规律间隔短回文序列）-Cas9（DNA剪切蛋白）技术的红色红球菌基因组高效编辑方法。该技术通过红色红球菌特有启动子及质粒元件，首先实现了Cas9蛋白在红色红球菌中的表达及切割功能；其次成功规避了红球菌的限制修饰系统，将红色红球菌基因转化效率提高了80多倍；接下来，又通过红球菌重组酶的引入，显著提高了外源基因在红色红球菌中的同源重组效率，最终率先成功建立红色红球菌的CRISPR/Cas9基因编辑系统，不仅可以实现基因组上目标基因的敲除、替换和改造，也可实现多个基因的同时敲除以及无痕叠加敲除，为红球菌全细胞催化平台技术开发及其在化学品绿色先进制造中的应用奠定了坚实基础。
合作需求
开展合作开发、技术许可等，寻求有志于生物制药、生物合成、石油开采、日化洗涤等不同应用领域进行红球菌全细胞催化法生产目标产品的企业合作，尤其是在上述不同领域具有生产和销售优势或经验的企业。
清华大学
2021-12-16
Chordin A基因在湘军金鱼双尾性状中的作用机制研究
本试验通过石蜡切片技术对湘军金鱼性腺组织进行切片观察，发现9月龄的雄性湘军金鱼精巢中有大量的成熟精子，11月龄的雌性湘军金鱼卵巢中有成熟卵子。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
洪迪珊
湖南师范大学生命科学学院/生物科学
2018/2022
陈雨薇
湖南师范大学生命科学学院/生物技术
2018/2022
刘雨欣
湖南师范大学生命科学学院/生物科学
2019/2023
马彤彤
湖南师范大学生命科学学院/生物科学
2019/2023
黄志娴
湖南师范大学生命科学学院/生物科学
2018/2022
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
刘少军
湖南师范大学生命科学学院/鱼类遗传育种
教授
鱼类遗传育种
王余德
湖南师范大学生命科学学院/鱼类遗传育种
讲师
鱼类遗传育种
四、项目简介
为探究湘军金鱼的胚胎发育过程、能育性、倍性以及Chordin A基因在湘军金鱼的双尾性状形成过程中的作用，本试验通过石蜡切片技术对湘军金鱼性腺组织进行切片观察，发现9月龄的雄性湘军金鱼精巢中有大量的成熟精子，11月龄的雌性湘军金鱼卵巢中有成熟卵子。试验通过PHA体内诱导肾细胞制片法对湘军金鱼染色体数目进行统计，发现其染色体数目为100条。试验通过PCR技术获得了Chordin A基因全长，并对其进行生物信息学分析发现Chordin A基因全2634 bp，其中碱基A共618个，占比23.46%、碱基C共692个，占比26.27%、碱基G共756个，占比28.70%、碱基共568个，占比21.56%。碱基“G+C”占比 54.97%，碱基“A+T”占比45.03%。试验对湘军金鱼不同组织进行Chordin A基因的荧光定量PCR试验，发现Chordin A基因在尾鳍表达量最高。项目成员在进行科学探究的同时深挖湘军金鱼经济价值，项目组成员多次赴双峰县、龙田镇玉坪村等地进行实地调研,我们发现观赏鱼行业是朝阳行业，发展迅猛；与此同时湖南省休闲渔业来势喜人，但是观赏鱼普遍鱼病高发，变异物种破坏生态等问题。本项目借助湘军金鱼这一优质鱼种，通过互联网+农副产品的销售模式，变单一销售模式为多形式利益联合，拉动当地的经济增长。我们与村落达成了长期合作的关系。湘军金鱼作为优质观赏鱼备受消费者青睐。
湖南师范大学
2022-08-10
基因转录延伸复合体形成及作用机制的研究
东南大学生命科学与技术学院“发育与疾病相关基因”教育部重点实验室林承棋和罗卓娟课题组在国际顶级期刊Science Advances杂志发表了题为ENL initiates multivalent phase separation of the Super Elongation Complex (SEC) in controlling rapid transcriptional activation的文章，阐明了有关基因转录延伸复合体形成及作用机制的研究工作成果。
基因转录是承载于DNA之上遗传信息传递的首要步骤。细胞命运决定、个体发育以及疾病的发生发展决定于基因的差异性表达。林承棋教授之前的研究鉴定并发现，多亚基、大分子蛋白质复合物，超级转录延伸复合物（SEC）可通过磷酸化RNA聚合酶II等因子，让其从暂停的状态中释放出来，促进下游基因进行有效的转录。然而，长期以来，人们困惑于细胞内膜系统之外的分子如何有序活动调控生命过程。
东南大学研究团队的研究揭示了SEC介导的多价相分离在RNA聚合酶II转录暂停释放中起着关键作用，并从全新的角度为基因快速协调性转录激活程序的机制探索提供了新的认识。此外，作者还发现在混合谱系白血病（MLL）中，SEC与MLL基因的转位融合，可以极大促进SEC相分离，从而促进癌基因快速转录并维持高表达状态。这一发现将为SEC相关的人类疾病发病机制探索及药物靶向筛选方案提供了新的方向与思路。
本文第一作者为东南大学生命科学与技术学院林承棋课题组博士生郭澄豪，东南大学为第一通讯单位。
东南大学
2021-04-11
教创赛专家报告荟萃⑬ | 北京理工大学空天科学与技术学院教授林德福：教学赛研用“五位一体”领军人才培养模式探索与实践
该模式深度融合“教学赛研用”，打造“飞行力学”等思政示范课程，将高端赛事案例融入教学改革，提升课程内涵与育人实效。
高等教育博览会
2025-09-28
偶合法生产SPS新技术
聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)是一种高附加值化学品，在电镀、电池等行业应用广泛，是高端线路板与电池材料制备的必备添加剂。国内现有工艺产品收率低、产品质量差、高端产品严重依赖进口。本项目采用独立开发的合成路线，工艺安全环保，在降低生产成本的同时，可获得高纯度的产品，将替代进口，形成具有自主知识产权的生产新技术。
图1 高端线路板
图2 聚二硫二丙烷磺酸钠
吉林大学
2025-02-10
杂粮深加工技术
杂粮其独特的药用价值和营养保健功能逐渐走上餐桌，成为人们平衡膳食结构的重要品种。虽然杂粮有其独特的功能成分，但许多谷物杂粮食用品质较差，传统的粗加工品口感差，这也是导致杂粮食品消费不多的主要原因。
因此，通过研发杂粮深加工产品，可有效改善杂粮的食用品质，适应人们的需要，为杂粮开拓广阔的销售空间。同时，可以带动杂粮种植业持续发展。
本项目研究开发的杂粮深加工产品可作为早点快餐、休闲食品，集保健食品，食疗防病食品等功能于一体。因此，在早餐谷物食品市场颇具竞争力。在满足人们追求绿色时尚愿望的同时，也为其身体带来美好的感受。
延边大学
2025-02-18
空间目标光学探测感知技术
技术成熟度：技术突破
1.空间目标及星图光学探测仿真系统。由于空间目标探测真实数据获取成本较高，且数据量较少，结果验证困难，团队开发了空间目标及星图光学探测仿真系统。此工作以软件形式呈现，以友好的人机交互界面，根据用户的实际系统参数，提供准确可靠地提供当前时刻空间探测仿真图像，该软件前期经过与stk仿真软件结果比对验证其坐标的准确性，与在轨实测图像进行比对验证其仿真效果的可靠性。目前该软件已经在项目开发过程中广泛使用，为提高系统开发效率、验证算法性能提供有效支撑。
2.空间目标探测感知关键技术及算法体系。该成果以理论及软件开发包形式呈现，团队具备多年的空间探测相关开发经验，并将相关理论及算法构建软件开发包。该SDK开发包基于C++开发，具有较好的泛化能力，具有坐标描述转换、预处理、目标提取、星表制备、星图识别、光学标定、定位定姿定轨等功能，可支撑各层次的空间探测相关开发需求。目前团队基于此SDK开发的顶层软件，采用目标TLE数据库匹配的解决方法，已经完成长光奥闰光电科技有限公司地基望远镜空间目标的感知识别及长光卫星技术股份有限公司的星敏感器在轨图像空间目标自动提取与识别，后续还将采用更多的数据验证完善提升本系统的技术成熟度。
意向开展成果转化的前提条件：
1、长春长光奥闰光电科技有限公司等测站望远镜生产企业，利用本项目的共性技术，实现地基测站的空间目标自动探测感知，为空间安全提供支撑服务。
2、长光卫星技术股份有限公司、吉天星舟空间技术有限公司等遥感卫星公司，通过本技术的转化，可以利用星上光学载荷构建空间态势感知平台，为自身卫星安全提供保障、为国家及其他航天企业的空间安全需求提供数据支撑服务。另外可以在空间光学载荷开发过程中应用空间目标及星图光学探测仿真系统，对光学载荷的精度和鲁棒性进行评估和测试。
长春工业大学
2025-05-20
一种检测牛APAF1基因隐性致死突变的方法
本发明提供了一种检测牛APAF1基因隐性致死突变的方法，涉及分子生物学领域，本发明方法基于焦磷酸测序技术，采用一对扩增引物、一条通用引物和一条测序引物，其核苷酸序列如SEQ?ID?No.1、2、3、4所示，对牛5号染色体63150400bp位点的单核苷酸多态性进行分析，结果发现牛APAF1基因野生型纯合子在C碱基处有峰，T碱基处无峰；而致死突变携带者在C碱基与T碱基处均有峰。本发明提供的方法操作简单，灵敏度高，准确性强，通量高，检测成本低，可快速检测APAF1基因隐性致死突变携带者的个体，在牛的育种过程中具有重要应用价值。
中国农业大学
2021-04-11
一种植物磷转运蛋白及其编码基因和应用
本发明公开了蛋白质nog1在调控植物产量和/或穗粒数中的应用。所述蛋白质nog1为氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白质；所述产量为单株产量；所述穗粒数为主茎穗粒数。实验证明，向Guichao 2中导入抑制所述蛋白质nog1表达的物质，得到转基因植物乙；与Guichao 2相比，转基因植物乙的单株产量减少和/或主茎穗粒数减少。将编码蛋白质nog1的核酸分子导入SIL176中，得到转基因植物甲；与SIL176相比，转基因植物甲的单株产量增加和/或主茎穗粒数增加。因此，蛋白质nog1对调控水稻产量和穗粒数具有非常重要的作用。
中国农业大学
2021-04-11
茶树咖啡碱合成酶基因启动子TCSP及其应用
项目成果/简介:本发明提供茶树咖啡碱合成酶基因启动子TCSP及其在制备转基因植物中的应用.本发明以茶树DNA为模板,用GenomeWalking方法克隆得到茶树TCS基因启动子序列,然后利用Gateway技术构建重组植物表达载体pKGWFS7TCSP,采用农杆菌介导的烟草遗传转化,以表达GUS基因的方式进行启动子活性功能验证.本发明首次从茶树中克隆出特异性咖啡碱合成酶基因启动子TCSP,并验证了其活性,对于揭示茶树咖啡碱合成的机理,生物调控茶树咖啡碱的含量具有重要意义.
安徽农业大学
2021-04-10