近日，全国大学生生命科学竞赛(2024，科学探究类、创新创业类)决赛落下帷幕，经网络评审、现场答辩和专家提问等环节，由食品与制药工程学院组成的21支本科生团队从23408个参赛项目中脱颖而出，斩获佳绩。其中，科学探究类赛道斩获全国一等奖1项、二等奖2项、三等奖5项；创新创业类赛道斩获全国一等奖3项、二等奖6项、三等奖4项，南京师范大学荣获优秀组织奖。
全国大学生生命科学竞赛被誉为生命科学领域最具影响力的国家级大学生学科竞赛，赛事由教育部高校生物科学类专业教学指导委员会、教育部高校生物技术及生物工程类专业教学指导委员会、教育部大学生物学课程教学指导委员会和高等教育出版社主办，入选中国高等教育学会高校竞赛评估与管理体系发布的“2021全国普通高校大学生竞赛排行榜”，是经教育部认可的56项全国大学生学科竞赛之一，参赛选手来自清华大学、北京大学、复旦大学和南京大学等全国数百所高校。
科学探究类
基于结合构象优化策略的糖基转移酶理性设计
指导老师：薛锋
团队成员：郑媛元、谌成、张卓楠、王鉴、邬函颖
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛科学探究类一等奖
项目介绍：天麻素(Gastrodin)是一种酚苷类化合物，具有较好的镇静和安眠作用，对神经衰弱、失眠、头痛症状有缓解作用。糖基化反应是天麻素生物合成途径的关键限速步骤之一。本项目基于“构象优化策略”对糖基转移酶定向改造；借助同源建模、结构分析、分子对接和分子动力学模拟等手段确定关键突变位点，通过对关键位点进行单点和组合的饱和突变重构酶结合口袋，筛选获得高催化活性的突变酶为天麻素规模化制备奠定基础。通过基于蛋白质结构的催化机制研究为其它糖基转移酶的改造和研究提供新思路。
利用环境感知型启动子异源表达吡啶核苷酸转氢酶
提高黑曲霉生产L-苹果酸效率
指导老师：张驰
团队成员：张蕊、张坷、沈依航、吴越
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛科学探究类二等奖
项目介绍：本项目前期研究推测胞质中NADH辅酶Ⅰ供给不足导致Mdh酶的低酶活是限制黑曲霉发酵产L-苹果酸的关键点。为此，本项目拟采用信息学分析、基因工程、分子生物学、生物化学等手段在充分认识黑曲霉合成苹果酸的限制机制的基础上，继续优化改造黑曲霉提高细胞质基质内NADH供给和Mdh酶活，提高了苹果酸的生产效率，缩短发酵周期并减少副产物丁二酸的含量。本研究在通过生物发酵法工业化合成L-苹果酸方面具有重要前景，为合成生物学在黑曲霉中的广泛应用提供了更多可能性。
鞣花酸与砷联合暴露对HepG2细胞氧化应激的影响及机制研究
指导老师：余静、宋萍
团队成员：赵梦颖、王贝宁、李敬昕、徐雅雯
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛科学探究类二等奖
项目介绍：砷是自然界中常见的类金属，长期接触砷会导致肝功能硬化、肝癌等。氧化应激水平升高是砷致肝脏毒性的重要原因之一。使用天然抗氧化物质缓解氧化应激损伤是一种常见的策略。鞣花酸是一种具有优良抗氧化性能的天然多酚，有研究证明鞣花酸能够缓解镉引起的小鼠肝脏氧化应激。本研究通过砷与鞣花酸单独暴露及联合暴露，研究一系列氧化应激指标的变化等，探究鞣花酸对砷引起的细胞氧化应激的影响，并说明相关作用机制。
基于 DNA 折纸结构的番茄红素多酶合成
指导老师：徐娴
团队成员：卢雪婷、马乐乐、岑吉敏
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛探究类三等奖
项目介绍：本项目针对番茄红素的多酶级联反应中存在的代谢途径长、副产物多、酶催化效率低等关键问题，将新兴DNA折纸技术应用于多酶的自组装合成中。通过不同DNA折纸结构与番茄红素关键酶的结合，改变酶反应过程从体内到体外的环境，精确定位DNA折纸空间结构上的多酶距离及调控多酶合成配比，提高多酶催化效率，实现番茄红素精准高效合成。
基于磷脂重排策略构建高产多不饱和脂肪酸的裂殖壶菌工程
指导老师：马旺
团队成员：赵奕娜、姚俊伟、谢伟鸿、贺静欢
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛探究类三等奖
项目介绍：DHA 是人体代谢过程中必须的一种多不饱和脂肪酸。研究表明，裂殖壶菌脂肪酸积累由于依赖 Kennedy 途径，在分批补料发酵过程中，DHA 含量持续降低。我们以DHA工业化生产菌株裂殖壶菌为研究对象，通过过表达磷脂二酰甘油酰基转移酶（PDAT）将磷脂上的脂肪酸转移到甘油二酯形成甘油三脂，进而提高裂殖壶菌DHA含量。
“益生菌-抗生素”特洛伊木马复合物治疗重度牙周炎致病菌的研究
指导老师：李亚楠
团队成员：张潘睿、赵思格、智慧、何思潼、相琪
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛科学探究类三等奖
项目介绍：牙周病是口腔常见疾病，是由菌斑生物膜及其毒性产物引起的慢性炎症性疾病。生物膜的胞外聚合物（EPS）基质可以保护细菌免受外部攻击，导致抗菌剂等药物难以渗透生物膜。目前传统治疗方式大多为药物被动进入生物膜，难以根治牙周炎。因此，将益生菌与包载抗生素的递药系统进行杂化，利用细菌特性主动将抗生素带入生物膜深部，从而彻底破坏牙周袋深部生物膜及其内的致病菌，是一种有效的治疗策略。本研究通过益生菌嗜黏蛋白阿克曼菌（Akk）杂化米诺环素脂质体（MINO-Lip-Akk），使杂合物主动进入牙周袋深部，深入生物膜内抑制和杀灭牙周致病菌，并抑制生物膜再次形成。结果表明，构建的嗜黏蛋白阿克曼菌杂化制剂连接稳定性良好，对生物膜的破坏和抑制效果显著，抗菌性能优良，为重度牙周炎的治疗提供了新思路。
基于单包埋凝胶微球的丝状真菌高通量筛选研究
指导老师：王月桐
团队成员：巫昊宇、于诗洋、戴欣桐、高昊远、傅天麟
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛科学探究类三等奖
项目介绍：由于丝状真菌具有多核的细胞室和缠结的菌丝体，基于液滴的微流控高通量筛选技术在丝状真菌方面的应用仍然受限。为了解决这一问题，我们开发出一种基于荧光激活液滴分选技术的高通量筛选平台，创新性地引入了水凝胶体系，并且将水凝胶体系与介电泳分选方法结合，能够支持丝状真菌长时间的培养，不易戳破液滴，最后基于荧光强度将高产酶的菌株分选出来。我们的平台为筛选丝状真菌提供了一种快速、简单的方法。
玉米赤霉烯酮降解酶的挖掘和改造
指导老师：徐晴、薛锋
团队成员：周颖、张宇多、钱越、徐斯淼、陈胜存
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛科学探究类三等奖
项目介绍：玉米赤霉烯酮(Zearalenone，ZEN)是一种广泛存在于谷物和饲料中的真菌毒素，严重威胁动物和人类健康。生物酶法已成为降解真菌毒素的主流方法。我们挖掘得到一种能够高效降解 ZEN 的P450 酶，且降解产物无毒，并进行蛋白表达条件和降解条件优化，以及降解机制研究。降解机制研究表明该酶通过破坏ZEN的含氧内酯环，并导致进一步的脱羧反应。通过同源建模、分子对接模拟和HotSpot预测设计突变体，改造之后的酶降解率得到了提高。
创新创业类
基于小分子化合物靶向和转录组分析技术提高藤仓赤霉菌中
赤霉素的生产效率
指导老师：施天穹、郭琪
团队成员：沈依航、曹华夏、陈俊杰、祁乐晗
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类一等奖
项目介绍：本项目聚焦于通过创新的小分子化合物靶向技术和转录组分析技术，显著提高藤仓赤霉菌中赤霉素（GA3）的生产效率。赤霉素作为关键植物生长激素，对农业增产至关重要。针对传统生产方法效率低的问题，我们筛选出特比萘芬作为有效的GA3合成促进剂，并通过优化投加时间和剂量显著提升产量。进一步，利用转录组学揭示了角鲨烯和脂肪酸代谢在GA3合成中的关键作用，并通过代谢工程改造降低了角鲨烯含量，提高了GA3产量。同时，我们首次以废食用油为底物进行发酵，不仅降低了成本，还实现了资源循环利用。研究成果已在《Bioresource Technology》发表，为赤霉素工业化生产及微生物代谢产物优化提供了新策略和方法。
结肠靶向制剂递送屎肠球菌“以菌抑菌”抑制具核梭杆菌介导的肿瘤进展
指导老师：李亚楠
团队成员：束悦、何思潼、朱庭萱、申冉、罗霞、夏文超
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类一等奖
项目介绍：具核梭杆菌的丰度与结直肠癌的发展和预后不良密切相关，被认为是治疗结直肠癌的关键靶点，临床的抗生素疗法扰乱肠道菌群，大大降低患者的生存质量。研究发现，益生菌屎肠球菌(E.faecium, EF47)能够分泌多种有机酸和细菌素，对具核梭杆菌具有良好的抗菌活性。然而，受到复杂消化道环境的影响，EF47在靶向结直肠癌组织中的生存能力低且无法富集。因此，如何将EF47集中递送到结肠，并穿过黏液到达结直肠癌组织是目前面临的临床问题。我们通过构建靶向结肠癌组织富集的益生菌制剂实现“以菌抑菌”抑制具核梭杆菌的增殖，辅助抑制具核梭杆菌介导的肿瘤进展，作为一种新型治疗策略能够弥补临床上放疗、化疗和免疫治疗的局限性，该疗法对患者几乎没有严重的副反应，可协助提高患者的生活质量。
“天”工开物——合成生物驱动抗抑郁药天麻素高效生产
指导老师：顾洋
团队成员：江雅儒、许陈轶、王心驰、王星晨、王宇童、毕佳岑
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类一等奖
项目介绍：本研究通过代谢优化、工具开发构建了绿色、可持续生产天麻素的解脂耶氏酵母底盘细胞工厂。天麻素产量为目前报道的最高水平，具备工业化生产潜力，可应对抗抑郁药的市场需求。同时，开发的铜诱导的反义转录调控工具为真核微生物基因表达调控提供了前沿高效的技术支撑。
新橙皮苷和辛弗林联用清除α-二羰基化合物及玳玳花产品开发
指导老师：吕丽爽、卢永翎
团队成员：赵歆语、徐雨佳、相琪、李彦钦、沈怡廷
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类二等奖
项目介绍：α-二羰基化合物，包括乙二醛（GO）和甲基乙二醛（MGO），是美拉德反应的活性中间体，具有高反应活性，可与蛋白质、核酸、磷脂的氨基发生加成反应，造成机体损伤，体内长期累积会显著提高糖尿病、癌症等风险。当前GO/MGO抑制剂的研究多为单一型，复配型较少，多限于模型体系，人体内的作用途径尚不明晰，应用于食品加工中的研究也很有限。加工食品是体内摄入GO/MGO的主要来源，开发适合于食品及体内的高效抑制剂是当前研究热点。已报道的多酚抑制剂不耐高温，难以在食品中推广。新橙皮苷（NEO）与辛弗林（SYN）富含于玳玳花（药食同源），具有多种生理活性，研究其在食品和体内抑制GO/MGO的活性和机制，开发其产品，具有一定的理论价值和现实意义。本项目主要研究新橙皮苷辛弗林单用和联用清除食品和体内的α-二羰基化合物以及玳玳花产品开发。
代谢工程改造解脂耶氏酵母提高二十碳五烯酸在油脂中的积累
指导老师：孙小曼、马旺
团队成员：张清明、于欣平、张潘睿
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类二等奖
项目介绍：二十碳五烯酸（EPA）是一种长链ω-3多不饱和脂肪酸，具有降低血脂含量、预防心血管疾病等重要功能。目前主要从深海鱼油中提取，而深海鱼类资源的不可持续性限制了EPA的生产。解脂耶氏酵母作为一种产油微生物，是生产EPA的一种替代资源。甘油三酯是含油细胞中的主要储存脂质，但是EPA在甘油三酯（TG）中的储存存在限制，本研究通过代谢工程改善EPA在TG中的积累。二酰甘油酰基转移酶(DGAT)和甘油-3-磷酸酰基转移酶(GPAT)是影响EPA在TG中存储的关键酶。裂殖壶菌的DGAT和GPAT基因可以促进脂质和EPA的合成。因此本研究将来源于裂殖壶菌的DGAT和GPAT基因在解脂耶氏酵母当中过表达，优化了解脂耶氏酵母生产EPA的细胞工厂，改善了EPA在TG中的积累。
基于非共价键结合的大豆蛋白-单宁酸高内相乳液的构建及其在3D打印中的应用
指导老师：李伟伟
团队成员：陈春利、郭弋琳、李丹羊
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新类二等奖
项目介绍：基于非共价键结合的大豆蛋白-单宁酸复合物稳定的高内相乳液是一种新型的高内相乳液，其制备过程是通过将大豆蛋白和单宁酸通过非共价键结合，形成稳定的复合物，然后将该复合物加入到油相中，通过高速剪切或超声处理，形成高内相乳液。这种乳液在3D打印中的应用具有很大的潜力，可以制备出具有高比表面积、高孔隙率、轻质量等优点的多孔材料，从而在气体吸附、药物递送、污染物处理等方面发挥作用。
快速构建高效且稳定合成番茄红素的大肠杆菌底盘
指导老师：孙小曼
团队成员：景红妍、赵奕娜、王馨婷、贺静欢
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新类二等奖
项目内容：番茄红素是一种四萜化合物，具有抗氧化等功能，在食品和化妆品等领域中应用广泛。其人工合成途径异戊烯醇利用途径（IUP）由于催化步骤少且能量需求低，在高效合成萜类方面已展现出了巨大潜力。此外，CRISPR相关的转座酶（CAST）已经被开发用于基因组多拷贝整合。因此借助PtrCAST在基因组高效整合IUP多拷贝，最终仅在两周内获得高效且稳定生产番茄红素的大肠杆菌工程菌株，为快速构建细胞工厂提供了借鉴。
近红外荧光寿命探针开发及蛋白质稳态失衡与线粒体损伤互作关系研究
指导老师：沈宝星
团队成员：常美一、程寒、李玉雪
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新类二等奖
项目介绍：蛋白质的错误折叠和聚集与多种疾病密切相关，包括神经退行性疾病、心血管疾病和癌症等。过去的研究主要集中在蛋白质聚集的理化性质上，为其结构形 态和蛋白质聚集机制提供了丰富信息。而蛋白质稳态失衡与细胞器功能障碍之间 的相互作用却很少被研究，尤其在定量研究蛋白质平衡失衡与线粒体功能障碍之间关系的方法上还存在不足。本实验报告的这组基于近红外罗丹明的 AIE 荧光工具 NRhFluors 可对局部黏度变化进行定量监测，建立了蛋白质稳态失衡与线粒体功能障碍之间的联系，为了解衰老和衰老相关疾病的原因以及治疗和疾病预防提供了潜在的方向和荧光工具。
食药同源物质党参中多糖的精细结构表征及其在缓解非酒精性脂肪肝中的效用
指导老师：吕广萍
团队成员：杨姝婷、张逸舒、张子凡、李梦甜、钱佳洋、仇璐嘉
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类二等奖
项目介绍：非酒精性脂肪肝病（NAFLD）是一种以脂质积聚和炎症为特征的慢性疾病，目前除了改变生活方式外，其他治疗方式均不能根本性治愈且副作用较大。因此本项目从食药同源物质的功效出发，针对食药同源物质党参中多糖进行了精细结构表征和活性评价，为其作为食疗物质应用在NAFLD中提供了可靠的理论依据。
基于肠道菌群和肝脏代谢组学揭示鼠李糖乳杆菌 GG 调节聚苯乙烯微塑料对小鼠肝脏毒性的机制
指导老师：余静、宋萍
团队成员：徐雅雯、郭雨雪、王艺、吴依雯
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类三等奖
项目介绍：本研究探究了 鼠李糖乳杆菌GG（LGG ）调节聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)引起的肠道和肝脏毒性的潜力，以及 LGG 和 PS-MPs 对肠肝轴的影响，并讨论了相关调节机制，有助于推动益生菌在降低环境污染物毒性方面的应用。
在赤霉菌中开发基于CRISPR/Cas9与pyr4- blaster的筛选标记循环使用系统用于迭代基因编辑
指导老师：施天穹
团队成员：李东逊、王鉴、朱丽媛、齐欣、王瑶、朱晓莹
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类三等奖
项目介绍：赤霉菌作为植物生长激素赤霉素的生产菌株，因缺乏高效的筛选标记循环使用系统，导致难以在基因层面上进行迭代编辑。因此，我们在赤霉菌中建立CRISPR/Cas9及CRISPR/Cpf1基因组编辑技术，同时挖掘并验证pyr4-blaster技术在赤霉菌中是否起作用。在比较两种技术单独或组合使用对基因敲除的效果后，我们迭代编辑赤霉菌并鉴定出关键限速酶，提高GA3产量。
限制饮食对加剧聚苯乙烯塑料诱导小鼠肠道屏障功能障碍和肝损伤的研究
指导老师：刘苏
团队成员：沈逸涵、战俊杰、李文杰、仲越峰、谭宇婷
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类三等奖
项目介绍：微塑料是我国“十四五”期间需要严格管控的典型新污染物，肠道和肝脏是污染物蓄积的重要靶器官。肠道状态异常时，机体通常会对外源物质引发的毒副作用更加敏感。本项目基于微塑料的毒性效应和肠道异常状态之间可能存在的相互作用，探讨了聚苯乙烯微塑料对肠道屏障和肝功能的潜在影响，特别是在饮食限制下受肠道不充盈状态的影响。系统考察了不同肠道状态下小鼠对微塑料的毒性响应差异，为评价微塑料对不同人群健康风险提供科学依据和理论支撑。
黑曲霉“水”下产孢，助力产酸“偷工减料”
指导老师：张驰、薛锋
团队成员：张坷、张蕊、李寰宇、郭子萱
比赛奖项：全国大学生生命科学竞赛创新创业类三等奖
项目介绍：L-苹果酸被誉为“最理想的食品酸味剂”，全球市场需求广阔。基因改造的黑曲霉可以丰量合成L-苹果酸，但是从固体培养基上获取大量的孢子提供接种体的过程繁琐且成本高，阻碍了大规模生产。本研究以CRISPR技术改造曲霉的关键产孢基因，赋予黑曲霉在液体环境下生产无性孢子的能力，打破曲霉因“固体产孢”而带来的繁琐过程以及高额投入，有助于加速黑曲霉工业化合成L-苹果酸的进程，更符合绿色的“双碳”生产理念。
食品与制药工程学院紧扣“思想引领高质量、科研创新高质量、学生发展高质量”学生工作理念，实施“本科生科研育苗”计划，为本科生参与科研创造条件，推动本科生早进课题、早进实验室、早进团队，积极围绕本科生科研创新训练，设置融多元化与跨学科为一体的本科生科研项目，为学生提供创新性的成长经历、多样性的学术体验和前瞻性的深度学习，将最新科研成果及时转化为教育教学内容，逐步提升本科生科研创新素养、探索精神以及实践能力，以高水平科学研究支撑高质量本科人才培养体系。食品与制药工程学院在此次竞赛中获得优秀的成绩，未来，食品学院的老师和同学们依旧会秉持着对生命科学和大健康事业的热爱与执着，用团结奋进、拼搏精神和创新素养为拔尖创新人才的培养注入新的活力！
