“双非”高校博士首发顶刊：搞出个“零”的突破！

 
 
“双非”高校博士首发顶刊：搞出个“零”的突破！  
 

 

文 | 《中国科学报》记者 张晴丹

除了家人外，陈凯最牵挂的就是他的重要小伙伴——蚕。近日，这个最好的“搭档”为他带来了学术生涯中第一篇PNAS文章。

陈凯所在的江苏科技大学生物技术学院、农业农村部蚕桑遗传改良重点实验室谭安江教授团队，首次实现了在家蚕体内合成植物化合物甜菜红素。陈凯为该论文第一作者。

这些年，通过以蚕作为模式动物进行研究，陈凯已收获数篇论文。问及做科研的心得，他认为，做研究之前，一定要想清楚自己是否对这个工作有兴趣，否则勉强下来会很累，做科研最怕应付。

陈凯

第一次在动物上合成植物色素

何为甜菜红素？

甜菜红素是一种天然植物色素，最早提取于一种长得很像萝卜的甜菜根，又名甜菜头。甜菜红素在很多蔬菜、水果中都有，比如我们常吃的红心火龙果。因其具有抗氧化、防便秘、降血脂、提高免疫力等功效而深受人们喜爱。

“以前，甜菜红素主要从植物中提取，最主要的原料是红甜菜。传统提取技术效率低、纯度低，后来研究人员虽对技术进行了升级，但提取纯化过程仍旧烦琐，且存在残留问题。”江苏科技大学副教授陈凯在接受《中国科学报》采访时表示。

谭安江研究员很早就有了在动物上做植物色素研究的想法。2021年，从中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士毕业的陈凯，加入到谭安江团队，开启了这项研究。

这是一次零的突破，在此之前从未有人在动物里合成过甜菜红素。因为天然植物色素的生物合成通路很复杂，在动物体内表达非常困难。

“蚕是天然的生物反应器，我们以酪氨酸为底物，通过遗传转化在蚕体内导入关键的3个基因，分别是CYP76AD1、DODA和Glucosyltransferase，经过3个酶促反应和一些自发反应，靠蚕体自身合成甜菜红素。”陈凯介绍。

这些甜菜红素主要在幼虫丝腺中合成并积累，伴随着吐丝过程分泌到蚕茧中，形成的蚕茧呈现明显的红色。

普通蚕茧与含有甜菜红素的红色蚕茧

并且，只要把这些红色的蚕茧在水里泡一下，这种植物色素就能析出溶解在水里。通过这种方法很容易就能把甜菜红素提取出来，其含量是14.4微克/毫克。

“经过我们的检测，提取了甜菜红素后的蚕茧品质并未受影响。该研究不仅破解了甜菜红素的提取难题，还可以实现2种收益：一是蚕丝本身，二是额外获得的甜菜红色素，大大提高了蚕产业价值，可谓一举两得。”陈凯说。

更重要的是，科研团队证明了可以在昆虫中成功实现跨界之间的异源表达，为天然化合物的异质生物合成提供了一个重要参考。

投稿最顺的一次，仅用了2个月

在2021年研究初启时，陈凯从没想过自己的研究会登上顶刊。在此之前，他也不具备向顶刊投稿的经验。

但是，当团队在蚕茧上获得了甜菜红素时，大家怀着激动的心情，决定冲一冲PNAS。毕竟，这是史无前例的发现。

2022年年底，团队已经基本完成数据的采集工作，今年初又补做了一些实验。文章经过两个多月的打磨，终于在4月19日投出。

这篇承载着诸多期许的文章一经投出，陈凯的一颗心就再也没有安稳过。他天天查看文章的实时状态，当看到被送审时，紧绷的神经终于稍微松快了一些。“我研究过别人投顶刊的经验，像PNAS送审的概率大约是10%，只要送审了希望就很大。”

投稿一个月后，团队收到了两位审稿人比较正面的意见，这相当于成功了一半。两位审稿人都认为这项研究很有意思，并提出了一个相同的问题：通过遗传转化把3个基因导入蚕体内发生反应，在表达甜菜红素后，是否会影响蚕的健康生长、正常孵化，对蚕本身是有益还是有害？