全球金奖！华农这个团队与麻省理工同台竞技！

2021-11-21 09:27:08

华南农业大学

内容摘要：

速读文章内容

一支横跨5个学院的华农团队

于科研学海中开拓思维

于生物领域内追寻真知

在2021年度国际基因工程机器大赛中

他们一路披荆斩棘

一举斩获全球金奖！

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我校2021 SCAU-China队在颁奖典礼现场

11月14日，2021年度国际基因工程机器大赛（International Genetically Engineered Machine Competition, 缩写为“iGEM”）全球总决赛落下帷幕。在与来自麻省理工学院、斯坦福大学、新加坡国立大学、清华大学等全球343支代表队的参赛作品角逐中，华南农业大学2021 SCAU-China队凭借新颖的创意和完美的表现脱颖而出，以环境保护赛道项目“重金属分子磁铁——超级环保卫士（Molecular magnet—— Super Environmental Guard，MESEG）”斩获全球总决赛金奖。这也是我校SCAU-China队继2013、2014、2016年之后，第4次在该国际科技竞赛场上夺得金奖，再次在国际舞台展现华南农大青年学子的风采。

国际基因工程机器大赛（iGEM）

iGEM是合成生物学领域的国际顶级大学生科技赛事，也是涉及数学、计算机、统计学等领域交叉合作的跨学科竞赛。由美国麻省理工学院于2003年创办，于每年10月到11月进行最终角逐。赛事赛况和研究成果每年都受到《科学》《自然》《经济学人》等顶级学术杂志的关注，具有广泛的国际影响力。2021年，由于全球疫情的影响，原定在法国巴黎举办的iGEM全球总决赛现场答辩改为由线上视频答辩、同步直播的方式进行。

我校获奖项目为“重金属分子磁铁——超级环保卫士”。项目的核心内容为：基于分子自噬原理，结合金属离子结合蛋白的特性，通过基因工程技术遗传改造衣藻；当把改造后的衣藻投入到被重金属污染的水体时，它们就像磁铁一样可以去吸收各种重金属，从而修复受污染的水体、达到治理环境的作用。

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左侧为“重金属分子磁铁——超级环保卫士”项目的分子原理图

右侧为“重金属分子磁铁——超级环保卫士”项目的应用示意图

国际基因工程机器大赛（iGEM）是多学科、综合性的竞赛，今年参赛的华南农业大学SCAU-China队的队员由5个学院的13名本科生组成。队员构成以生命科学学院同学为主，还包括来自数学与信息学院、工程学院、兽医学院和林学与风景园林学院的同学，指导老师则由生命科学学院朱国辉、李发强、陈乐天等教师担任。

2021 SCAU-China队项目成员名单

梁经纶、邹惠祯、程寸土、欧兆霖、张云翔、王鼎钧、张新瑞、郭臣凯、赵肖凡、张凯彬、曾梓榕、冯紫婷、鲍成斌

2021 SCAU-China队指导老师名单

指导老师：朱国辉、李发强、陈乐天、祝钦泷、王汝干

顾问：汪伟旭、邹嘉桦

在长达三年的培育过程中，不同专业的同学发挥各自特长，完成iGEM竞赛金奖所要求的规定任务。队员们通过小组会议等方式积极沟通，相互了解各自的分工与进展，实现完美配合。在经过企业调研、专家访谈、科普互动等前期准备工作后，重点开展了实验设计、结果验证、数学建模、装置搭建等实验内容，并在后期出色完成了美工设计、网页搭建、视频制作以及线上答辩等竞赛环节。

11月14日晚，所有人都在静静等待结果公布的时刻。当屏幕上的金奖队伍出现了“SCAU-China”的字样，进行颁奖典礼的会场顿时被激动和兴奋点燃，三年的辛苦在那一瞬间都化作捧杯的甘甜。脱口而出的尖叫，欢欣雀跃的击掌，大家拥抱在一起，庆祝这场来之不易的胜利。

华南农业大学我校2021 SCAU-China队线上答辩合影

谈及比赛收获，老师和同学们都有自己的心得。“谋事在人，成事也在人。”朱国辉老师的回答言简意赅，而队员们的感受则更为具体和直观。“建模能力得到巨大提升”“解决问题的能力得到极大提升”“学到很多实验技能和基础知识”……而在个人能力的成长之外，大家感受最深的还是“坚持”和“团队精神”。

“参赛过程中我们遇到了很多困难，让我们的项目停滞不前。在这种情况下，要么努力解决问题要么放弃比赛，我们选择了前者，走到最后，收获了许多意想不到的惊喜。” 邹惠祯和张凯彬说。张云翔则表示：“在这次比赛中我最大的收获实际上是团队精神。只有团队各个部分通力合作才能保证项目的顺利进行，一个优秀的团队是项目成功的重要支撑。”

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SCAU-China 团队合照

一路过关斩将，他们都经历了什么？

和全球顶尖高校同台竞技

他们感受如何？

小新第一时间采访了SCAU-China

来看他们的快问快答

比赛项目的灵感来源是什么？

我们的项目涵盖了生物、工程、电子、数信、美工等众多领域，是来自各学院的每个人的灵感结晶。

最初的项目灵感来自于生命科学学院的李发强老师，他启发了我们利用自噬的原理富集重金属离子的思考。而很多竞赛环节的灵感得益于广泛的交流和学科交叉。比如，在与其它学校的交流中，我们获得了光控蛋白的应用灵感，设计了对有害物质的“自杀开关”以保障生物安全；在数学建模方面，我们创新地提出工作极限等概念，使用细胞群体动力学来描述分子层面的自噬过程，使用机器学习完善模型。在硬件制作方面，我们通过阅读文献与思维碰撞，产生了北斗卫星导航与实时离子测量的灵感，使用电极与神经网络精准测量环境水体的污染程度，绘制污染分布图，引导装置工作。我们以上灵感的融合、实现与展示，在评审上大放异彩，获得了评委们的关注与掌声。

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备赛过程中的交流

比赛过程长达三年，是什么动力支持你们走完iGEM的旅程呢？

从2019年的建队、定项目，再到2021年参赛、评审，三年多的竞赛历程与大多数2018级成员的大学四年生涯紧密交织在了一起。一路上我们曾遭逢诸多坎坷，每个人心里都很有压力，但我们始终没有放弃。正是老师们的支持、前届队员的鼓励、队员们的彼此关照、以及每个人心中对金奖的执著，支撑我们走过了无数艰辛的日夜，将我们团结在一起，让SCAU-China在世界舞台上登台亮相，最终斩获全球金奖的荣誉。

在三年的比赛历程中我们经历过实验没有理想结果的苦恼，也经历过团队沟通不当导致的问题。但就像是相信雨后总会有彩虹，我们始终牢记我们为什么加入iGEM，我们坚信努力可以换来收获，我们的项目可以为地球环境的改善做出积极而有意义的贡献，我们可以让合成生物学更广更深地传播到人群中。“心中有信念，眼里有希望”才是促使我们向前的不竭动力。

比赛准备过程中遇到的最大困难是什么？

如何克服的？

最大的困难是实验结果不符合预期，以至于如果不能解决将导致项目无法往下进展。我们通过积极的团队配合最终克服了这些困难。比如，项目进行中对数据的建模难以达到预期，实验组的同学查阅了大量的文献，为建模组的同学提供了建议方案；建模组的同学从头学习新软件的使用方法，并结合实验组提供的数据，实现了实验室工作和数学建模的完美结合。这也启发了我们很多，学会找到精确分工和充分合作解决问题的关键点。

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团队成员合作编写代码

比赛过程中有没有遇到什么“惊险时刻”？

最后是怎么解决的？

我们觉得惊险时刻是wiki freeze（网页固定），相当于是“提交考卷”最后的铃声。因为项目进行了三年，大部分队员在大四年级，面临推免、考研和找工作，wiki建设进度没达到预期。在freeze前的最后几天，团队指导老师和成员全员参与，写代码、检查文本、优化设计、上传资料等，很多同学都熬夜工作，我们目标只有一个：给三年参赛交一份满意的答卷。最终在freeze前的一小时完成了所有的工作。在答辩环节，我们的wiki建设获得了评委的高度赞赏。

比赛结束了，项目结束了吗？

这个项目之后的研究将如何开展？

虽然比赛结束了，但项目还没有完全结束。在有限的时间内我们改造了莱茵衣藻的自噬途径，针对镉、铜、锌三种重金属进行了分子层面的实验，并制作了相应的装置方便莱茵衣藻的投放和打捞回收。未来我们希望超级分子磁铁能吸收更多种类型的重金属，甚至探索其他生物在其他重金属污染域的可行性，比如针对农田污染对水稻进行改造，另外我们还希望改进装置，使其在更大范围内推广应用。

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【滑动查看】团队在实验室开展研究

和全球顶尖高校同台竞技有什么感受？

老师们：与优秀的人群在一起能让自己更优秀；同时也相信同学们的潜力和创造力，给他们舞台，他们就能绽放。

同学们：大家都非常优秀，无论是项目设计还是实验室工作都在很高的水平。通过比赛，能够见识到全球顶尖的高校的实验项目，了解到更多更丰富的领域。比赛过程中，也会与他们有交流和合作，在彼此擅长的领域互相帮助，共同向更高奖项冲击。同时你也可以了解到合成生物学领域的最新进展与未来展望，从中学习到很多，这也使我们催促自己不断成长，希望自己能更加优秀。这是一次很棒的经历。

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