第十期“名师进中学”：生命与海洋科学学院陈伟钊老师走进深圳外国语学校高中部

      3月15日下午，应深圳外国语学校高中部邀请，我校第十期“名师进中学”活动走进了深圳外国语学校高中部，生命与海洋科学学院陈伟钊老师以“如何用生物积木构建基因工程机器--iGEM竞赛介绍”为题，为深圳外国语学校高中部的同学们带来了一场精彩纷呈的讲座。

                           
      iGEM（国际基因工程机器大赛）竞赛是生命科学领域最为知名的国际学科竞赛。该竞赛利用标准生物模块（Biobricks）来构建基因回路、利用数学模型，实现对精致复杂人工生物系统（artificial biosystem）的预测、操纵和测量。陈老师以乐高积木为例，讲解了如何制作标准的基因“积木”，并且将它们模块化，拼装成“机器”。接下来，陈老师以深圳大学近年来参赛项目为例，详细讲解了一个完整参赛项目的各项要素。其中2017年，深大团队针对混凝土裂缝问题，制造了“智能混凝土裂缝自修复系统”：通过基因元件提高了枯草芽孢杆菌的耐碱性、孢子萌发率和矿化能力，以枯草芽孢杆菌为底盘生物，利用微晶纤维素( Microcrystalline cellulose, MCC)与其孢子混合形成微胶囊，并以合适比例嵌入混凝土中。当建筑物内部的微裂缝出现时，微胶囊被张力撕裂，外界水份进入渗透溶解营养物质并刺激孢子进入萌发状态，在碳酸酐酶作用下产生HCO3-，结合游离Ca2+并形成碳酸钙沉积物，从而“智能”修补微裂纹并防止内部钢筋的进一步腐蚀。2018年，深大团队制造了一个“蟑螂诱杀盒”，将基因改造过的绿僵菌与诱蟑饵料混合后放置于自行设计的盒子中，起到杀灭蟑螂的作用。项目以绿僵菌（Metarhizium anisopliae）为底盘对其进行改造：表达HsbA基因，使得绿僵菌的表面能产生一层疏水键形成的“胶水”结构，使工程菌更容易的结合蟑螂外壳；表达Bbchit基因，产生几丁质酶降解蟑螂外骨骼的几丁质，使工程菌更容易侵入昆虫。表达MCL1基因，使其和绿僵菌细胞壁外的β-葡聚糖结合，从而逃逸昆虫的免疫系统。为了安全性考虑，设计了自杀安全机制，利用Trp dense元件，使得细菌在低色氨酸环境时产生毒性蛋白，一旦从盒子及蟑螂体内逃逸，则安全机制启动自杀，避免了工程菌在环境中大量传播。该项目获得当年全球第三名的佳绩。通过这些例子，让同学们了解到生命科学的神奇，也使在座的同学对深大学生的创意和能力发出由衷的赞叹。

                             
         最后，陈老师介绍了近年来深圳大学及深圳中学竞赛团队的经验，介绍了今年高中参赛队伍的情况，分析了高中生参加这项竞赛的难度和意义，这给到场的老师和同学很多启发。陈老师的讲座生动有趣，大大的激发了同学们的学习兴趣。讲座在同学们热烈的掌声中结束，结束后同学们与陈老师进行了长时间的交流讨论。