2024年3月21日下午，长山生命科学论坛（第15期）学术报告在生物技术学院330会议室顺利举办，于烨和毛碧飞两位老师结合自身科研经历及取得的学术成果分别作了题为《基因编辑家蚕高效表达外源丝蛋白的研究》和《脱脂藻渣发酵丁醇的机制研究及微藻采收的相关工艺优化》的学术报告。
蜘蛛丝是自然界中机械性能最好的天然蛋白纤维，在工业、医疗和国防上都有着广泛的应用前景。近年来已有尝试利用转基因技术在家蚕中表达蜘蛛丝蛋白的工作，但蜘蛛丝蛋白的产量一直难以得到提高。在之前利用基因编辑家蚕大量表达蜘蛛丝蛋白MaSp1（70kDa）的研究中，由于表达的外源蛋白分子量较小，导致重组纤维的强度有所下降（PNAS，2018）。为了提升蚕丝机械性能，基于基因组编辑和转基因技术，于老师团队构建了家蚕丝腺的多系统表达体系，包括家蚕BmFibL融合表达体系、BmFibH替代表达体系、BmFibH转基因表达体系，表达蜘蛛丝蛋白MaSp2（160kDa）和袋蛾丝素重链蛋白EvFibH（226kDa）。经过比较分析，随着外源蛋白分子量的提高，蛋白产量可进一步提高。更重要的是，重组纤维的机械性能得到了极大提升，强度和韧性均可提升80%以上。本研究构建了多种丝腺表达系统，阐明了各种系统的特性，验证了MaSp2、EvFibH对纤维的延展性、强度具有重要作用。本项研究可以为定制化丝蛋白的生产提供理论基础和技术支撑，为家蚕品种的遗传改良和表达新型丝蛋白材料提供了新的手段。
微藻是一种能够吸收二氧化碳、释放氧气的绿色水生植物，可用作生物燃料、有机肥、动物饲料、食物和保健品等，具备较高的经济和环境价值。然而，微藻的采收成本较高，因此本课题开发了絮凝/错流过滤、两阶段絮凝法和间歇式絮凝法三种技术手段，在降低絮凝剂用量的同时提升絮凝效率，并基于对絮体和藻液的分析，探究絮凝效果提升的内在机制。此外，藻渣的后续处理可以提升微藻的综合经济价值，因此本课题展开了厌氧消化/丁醇发酵联用技术，以及通过藻渣生化组分调控提升丁醇产出的研究，同时实现了丁醇和甲烷的高效产出，并基于藻渣生化组分分析和关键代谢因素分析，理解产出效率提升的理论机制。本课题的开展为微藻的高效采收和藻渣处理提供了新的方向和理论支撑。
报告结束后，在场师生与汇报人就研究工作开展了热烈的讨论，两位老师就大家提出的问题进行了详细的解答。本次长山生命科学论坛的顺利开展，为所院师生提供了良好的学术交流平台，进一步加深了对家蚕丝腺表达系统和微藻的高效采收及藻渣处理等科学问题的理解，促进了相关学科的交流学习。
于烨，博士，蚕业研究所/生物技术学院讲师。承担校科研启动基金项目。长期从事家蚕生殖发育、丝腺生物反应器研究。在PNAS Nexus，Insect Biochemistry and Molecular Biology，Insect Science，PNAS，PLoS Genetics等期刊发表多篇论文。
毛碧飞，博士，蚕业研究所/生物技术学院讲师。承担校科研启动基金项目。长期从事微生物发酵、微藻采收等相关研究。在Science of The Total Environment，Separation and PurificationTechnology，Renewable Energy，Journal of Water Process Engineering等期刊发表多篇论文。
