以電活性微生物（electroactive microorganisms，EAMs）為主導(dǎo)的微生物電化學(xué)系統(tǒng)在清潔能源開發(fā)、環(huán)境和健康監(jiān)測(cè)、可穿戴/植入式設(shè)備供電、可持續(xù)化學(xué)品生產(chǎn)等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。作為EAMs模式菌株，希瓦氏菌（Shewanella oneidensis，S.oneidensis）能夠進(jìn)行細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移(extracellular electron transfer，EET)，但其EET效率受到電子傳遞載體濃度低、生物膜形成能力差和生物膜導(dǎo)電性弱等限制，這極大地限制了微生物電化學(xué)系統(tǒng)的性能。

　　近日，天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合合成生物學(xué)與材料工程策略，利用體外添加黃素實(shí)驗(yàn)、分子動(dòng)力學(xué)模擬、細(xì)胞定向合成不同黃素等開展研究，揭示了核黃素在胞外電子傳遞中發(fā)揮著主要作用，成功實(shí)現(xiàn)了S.oneidensis產(chǎn)電達(dá)到3736 mW/m2，電功率密度提高77.83倍。相關(guān)成果發(fā)表在《Advanced Science》期刊上，題為“Elongated riboflavin-producing Shewanella oneidensis in a hybrid biofilm boosts extracellular electron transfer”。

　　該項(xiàng)研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于：通過細(xì)胞形態(tài)工程強(qiáng)化生物膜形成與電子傳遞；通過優(yōu)化電子穿梭載體合成、調(diào)控雜合生物膜形成、材料工程等提高電極導(dǎo)電性，多學(xué)科交叉構(gòu)建高效電能細(xì)胞工廠。這為后續(xù)闡明希瓦氏菌胞外電子傳遞機(jī)制，電能細(xì)胞的理性構(gòu)建與工程提供重要參考。