「給未來農業之人造植物內生菌」 勇奪國際遺傳工程機器設計競賽金牌

【大成報記者蕭宇廷/臺中報導】中興大學iGEM隊，以「Artificial endophyte for future agriculture」為研究主題，參加由美國麻省理工學院發起的國際遺傳工程機器設計競賽（International Genetically Engineered Machine Competition）；由於該項研究有助於農業的永續發展，因此榮獲金牌獎肯定。

這屆NCHU_Taichung團隊成軍於2020年，由興大生命科學院副院長黃介辰帶領，歷經2年，完成以水稻為主要材料的循環農業系統。該系統著眼於形成循環農業的2項關鍵技術，包括稻桿的糖化技術，及如何以稻桿糖化液產出有益於農作物生產的特殊代謝物質，進而建構出循環再利用的體系。

研發過程中，該團隊首先打造出能水解稻桿的酵素復合體，其中包含高溫菌來源的纖維素分解酵素（endo-glucosidase, exo-glucosidase）、半纖維素分解酵素（xylanase），及能組合這些酵素於一身的支架蛋白（scaffolding protein），以圖高溫高效糖化稻桿；並構築出具分泌生物刺激素pyrroloquinoline quinone (PQQ)能力的枯草桿菌（Bacillus subtilis），使能以稻桿糖化液進行擴大培養，並可接種於植物體內、進而促進植物生長，成為人造植物內生菌(Artificial endophyte)。

該研究內容最終以廢棄稻稈為原料，生產含醣的稻桿分解液應用於PQQ生產菌；而生產PQQ應用於農業作物上，可望促進植物生長、創造循環途徑，以達永續農業。

興大指出，PQQ吡咯喹啉醌是種氧化還原輔因子，為由酪氨酸（tyrosine）與穀氨酸（glutamate）併構所成的天然物質，具生物刺激素功能，不僅具促進植物生長的功效，也可誘發植物的抗病性；並已被廣泛應用為人體延年益壽的保健食品，能防治自由基過多造成的損害與疾病。由於人體無法自行製造PQQ，因此以合成生物學的技術製造能生產出PQQ菌株，深具應用價值。

而團隊成員來自6個學院11個學系，包括環境工程學系沈易萱（隊長）；土壤環境科學系劉佳和（隊長）、鍾郁欣、江柏霆；園藝學系盧繹迦；植物病理學系陳以樂、張巾龔；生命科學系楊佐元、張永弘；化學系翁子婷；化學工程系龔睿騰；資訊工程學系江尚軒；農藝學系王崇安；動物科學系林宗嶧、張軒綸；中文系吳侑芸。團隊並由資深iGEM隊員生科系碩士生洪世勳與黃優人，負責設計試驗與實驗教學、進度報告；同時由博士生方翟協助監督。

黃介辰提到，合成生物學為國際生物科技興新趨勢，世界各先進國家莫不投入資源於教育與研究上，盼望更多莘莘學子加入合成生物學研究領域，也歡迎各院系對合成生物學有興趣的學生入列。

NCHU_Taichung團隊將於2021/12/13（一）18:30-20:00，在生命科學大樓一樓103教室舉行招生說明會，歡迎對合成生物學有興趣或具前端網頁架設、建立數學模式、硬體設備製作（如3D列印）、美術設計、合作推廣等專長者加入。