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实验室适应性进化技术在光合蓝细菌底盘工程中的研究进展: 2023年; 蓝细菌是唯一可进行放氧光合作用的原核微生物,基于光合蓝细菌构建“自养型细胞工厂”具有广阔前景。但以蓝细菌作为底盘进行生物燃料及化学品的合成仍存在细胞耐受能力差、产量低等问题,导致实现工业化生产的经济可行性还比较低,亟需通过合成生物学等技术手段构建新的藻株。近年来,实验室适应性进化(adaptive laboratory evolution,ALE)已被用于底盘工程中,实现了优化生长速度、增加耐受性、加强底物利用和提高产品产量等目标。ALE在提高蓝细菌鲁棒性方面取得了一定进展,已获得了耐受高光、重金属离子、高盐和高浓度有机溶剂胁迫的进化藻株。但是,蓝细菌中的ALE策略效率相对较低,耐受各胁迫的分子机制并未阐释完全。本文综述了ALE相关技术策略及其在蓝细菌底盘工程中的应用,讨论了如何借鉴其他微生物中ALE手段,构建更大ALE突变文库、增加菌株的突变频率、缩短进化时间、探索多重胁迫耐受工程菌构建原则及研究策略等,高效解析进化菌株的突变体库,构建高产量、鲁棒性强的工程菌株等,以期未来促进蓝细菌底盘的改造及其工程菌的规模化应用。; 高嘉玮朱晓飞孙韬孙韬张卫文; 关键词：合成生物学

大型仪器系统培训体系的建设及改革被引量：8: 2021年; 大型仪器系统培训体系是高校大型仪器共享平台高效运行的基本保障,是高校推进一流教育的客观要求。针对目前培训体系中的系统性、针对性、受众面等问题,天津大学生命科学学院坚持以学生为中心、对标一流教育质量标准,建设线上线下混合式培训课程体系、基于PDCA模式的培训管理体系和长效完备的培训支撑体系。实践表明,培训体系可以提升学生能力,提高仪器使用效益,为高校大型仪器学生培训体系建设及改革提供了新思路。; 刘晶孙韬; 关键词：大型仪器生命科学教育改革一流教育

聚球藻UTEX 2973中光碳驱动的高密度燃料合成被引量：1: 2020年; 发展"液态阳光"被认为是解决化石燃料枯竭的关键技术之一。β-石竹烯是高性能的萜烯化合物,作为潜在的航空高密度燃料备受瞩目。新型光合蓝细菌底盘聚球藻UTEX 2973倍增时间短至1.5 h且耐受高温高光,利用光和CO_2合成β-石竹烯具有很大的发展前景。为此,文中在聚球藻UTEX2973中通过构建β-石竹烯合成途径、优化相关关键合酶、增强前体供应等一系列策略实现了在摇瓶中约121.22μg/Lβ-石竹烯的合成(96 h)。在此基础上,通过培养条件的优化实现在光生物反应器中进行高密度培养,最终β-石竹烯产量达到约212.37μg/L(96h)。这是目前报道的蓝细菌底盘中β-石竹烯的最高产量,为未来利用光和CO_2直接合成高密度燃料打下基础。; 李树斌孙韬陈磊陈磊

应用合成生物学策略改良光合蓝细菌: 2017年; 蓝细菌是一类能够直接利用光能和CO_2作为唯一能源和碳源进行生长的光合微生物。近年来,光合蓝细菌以其独特的优势作为"自养型细胞工厂"合成了多种燃料及化学品。以光合蓝细菌中的几种模式生物为例,总结近年来以蓝细菌为工程菌株合成生物燃料及化学品的研究进展,对目前蓝细菌菌株存在的固有问题进行分析,并提出应用合成生物学进行菌种改良的方案。; 孙韬陈磊张卫文; 关键词：合成生物学蓝细菌生物燃料化学品菌种改良

合成生物学助力碳中和:新底盘、新策略与新技术被引量：2: 2022年; 2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布:中国力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和目标。“双碳”目标既体现大国担当,又为构建人类命运共同体贡献了中国智慧。; 孙韬张卫文孙韬张卫文; 关键词：合成生物学二氧化碳排放

人工小RNA调控元件在合成生物学中的应用被引量：2: 2022年; 合成生物学通过改造天然系统或创造生物元件、模块和系统赋予生命体新的功能,为农业、能源、制造业及医学进步带来了巨大推动力。对元件、模块或系统的精准、定量及高效调控将对合成生命系统的控制至关重要。细菌小RNA是一类长度在50–300 bp且通常不具备翻译能力的功能小分子,在环境胁迫响应、代谢变化适应和细菌毒力控制过程中发挥着不可替代的调控作用。近年来,基于天然小RNA设计构建的人工小RNA调控元件的工作日益丰富,实现了对目的基因甚至通路的有效抑制或激活。人工小RNA分子小、灵活性高,可程序化且易于设计,几乎不会对宿主细胞造成代谢负担,因此在合成生物学中具备广泛应用前景。为促进对人工小RNA的机理理解及应用拓展,本文围绕若干人工小RNA调控元件进行了系统介绍及比较;此外,总结了其在合成生物学中的代表性应用;最后,对其未来优化方向进行了讨论。; 张芬芳孙韬孙韬张卫文; 关键词：非编码基因抑制基因激活智能调控

“强基计划”背景下生物学实验教学改革——以“生物学综合设计”课程为例被引量：5: 2022年; 人才培养是未来国家竞争的核心。“强基计划”是我国对基础学科拔尖创新人才培养模式的重要探索,是满足国家重大战略人才需求的重要举措。“强基计划”招收的学生,往往成绩优异、兴趣浓厚,这为相关学科的人才培养模式提出了新要求和新目标。其中,“强基计划”背景下的基础教学改革势在必行。超学科教育理念(science,technology,engineering,arts,mathematics,STEAM)作为一种跨学科的综合性教育理念,与“强基计划”的建设理念不谋而合。鉴于此,天津大学生命科学学院根据“强基计划”背景下生物学科人才培养目标,结合STEAM教育理念,以“生物学综合设计”课程为例,对生物学实验教学改革进行了探索与实践。; 刘晶孙韬孙韬彭予心王汉杰; 关键词：实验教学改革

调控工程在光合蓝细菌中的应用被引量：2: 2022年; 能源短缺与环境污染问题限制着人类发展,光合蓝细菌因能够利用太阳能将CO固定生成燃料和化学品而受到广泛关注。迄今为止,在光合蓝细菌中已实现近百种燃料和化学品由CO的生物合成,有望促进CO的资源化利用并助力“碳中和”。调控工程能够实现基因表达多层次调控及代谢网络的全局性调控,是提高光合蓝细菌CO固定效率的有效手段。本文首先归纳了光合蓝细菌底盘中的双组分信号转导系统、调控小RNA和σ因子等3种主要调控系统的分类、作用过程以及功能;介绍了光合蓝细菌调控系统中的调控元件功能研究,系统总结了光合蓝细菌中通过调控系统元件改造,提高底盘鲁棒性、优化产品生产所进行的调控工程;最后,讨论了光合蓝细菌中调控工程的未来研究方向,重点包括调控系统功能阐明、工具开发、多基因调控、调控系统蛋白工程改造和系统调控工程等。总之,有望通过系统调控工程,实现对光合蓝细菌底盘细胞全局代谢网络的精确调控。; 董正鑫孙韬陈磊孙韬; 关键词：双组分系统小RNA Σ因子

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孙韬