2024年国际遗传工程机器大赛（international Genetically Engineered Machine Competition，iGEM）于10月22日-10月26日在巴黎凡尔赛门世博会7号馆(Pavilion/Hall 7 at the Paris Expo Porte de Versailles)举行。来自全球50多个国家和地区的400多支队伍进行了精彩的课题展示与学术交流。生物资源与生态环境教育部重点实验室指导的iGEM竞赛队SCU-China经过激烈角逐，最终囊括金奖、最佳植物合成生物学奖和最佳基础性进展项目提名，这是SCU-China获得的第6个金奖，更是历史上首次获得最佳植物合成生物学奖和最佳基础性进展项目提名。

本年度基础性进展赛道最佳项目提名由本科生组和研究生组共同竞争评出，一同参评的还有来自哈佛大学、剑桥大学、慕尼黑工业大学、苏黎世联邦理工大学、清华大学、中国科学院大学等国内外顶尖高校代表队，SCU-China从参评的22支队伍中脱颖而出，最终取得赛道综合评分前五的好成绩，肯定了团队在基础合成生物学应用开发、基础工具构建方面的实力。

更加值得一提的是，SCU-China在选择植物合成生物学设计方案的所有队伍中勇夺桂冠，摘得最佳植物合成生物学奖，课题的理论创新性、设计完整性和实际应用性得到了国际评委的充分认可。

2024年度SCU-China竞赛队由bv伟德国际体育、吴玉章学院、华西药学院、计算机学院、数学学院及轻工科学与工程学院等6个学院的25位优秀同学组成。指导教师团队全部来自生物资源与生态环境教育部重点实验室，张年辉副教授牵头组织，由张阳教授、刘科教授、赵建教授等十余位老师组成。其中重点实验室主任张阳教授担任年度竞赛课题指导教师，在课题设计、完成和展示环节提供了全面地指导。此外，重点实验室秘书付饶老师在课题设计，王晞华老师在样品测试中也提供了针对性的指导和帮助。最终由张年辉副教授带领6位SCU-China队员组成的决赛团队，赴法国完成决赛展示和答辩。

2024年iGEM课题聚焦于探索植物天然产物生产的新方式，团队利用合成生物学方法设计了一个全新的植物合成生物学底盘——VersaTobacco。该底盘能够高效地合成具有药用价值的珍贵植物天然产物，为植物天然化合物的工业化生产提供可能性，最终在一定程度上解决部分药用化合物来源少、产量低、价格高昂的问题。

本氏烟草用于植物天然代谢产物异源生产具有的底盘优势，但本氏烟草中大量积累的绿原酸会降低其异源合成效率。该设计通过优化本氏烟草代谢网络，减少绿原酸含量，以提高底盘的生物合成效率。团队首先测定并部分注释了本氏烟草代谢组数据，并结合本氏烟草基因组数据进行了基于约束的重建和分析（constraint-based reconstruction and analysis, COBRA），选定了可优化的目标代谢通路和可敲除相关基因；而后通过CRISPR/Cas9技术敲除绿原酸合成的关键基因，构建出具备低绿原酸水平的本氏烟草底盘。为了验证底盘效率，团队在VersaTobacco中分别引入咖啡酰苹果酸、白藜芦醇和藏红花素的合成通路，通过对合成效率的测试，结果显示相较于野生型本氏烟草，VersaTobacco可以将三种化合物的合成产量提升20-30%。团队还对合成通路中的关键酶进行了定向进化和半理性设计，进一步提高了合成效率。此外，通过产业化和市场前景分析，结合教育推广与公众交流，VersaTobacco不仅展现了底盘生物学在植物化合物生产中的潜力，还为未来天然产物生物合成产业化路径提供了新的思路，符合健康、环保和可持续发展的趋势。