以电活性微生物（electroactive microorganisms，EAMs）为主导的微生物电化学系统在清洁能源开发、环境和健康监测、可穿戴/植入式设备供电、可持续化学品生产等方面发挥着关键作用。作为EAMs模式菌株，希瓦氏菌（Shewanella oneidensis，S.oneidensis）能够进行细胞外电子转移(extracellular electron transfer，EET)，但其EET效率受到电子传递载体浓度低、生物膜形成能力差和生物膜导电性弱等限制，这极大地限制了微生物电化学系统的性能。
近日，天津大学研究团队结合合成生物学与材料工程策略，利用体外添加黄素实验、分子动力学模拟、细胞定向合成不同黄素等开展研究，揭示了核黄素在胞外电子传递中发挥着主要作用，成功实现了S.oneidensis产电达到3736 mW/m2，电功率密度提高77.83倍。相关成果发表在《Advanced Science》期刊上，题为“Elongated riboflavin-producing Shewanella oneidensis in a hybrid biofilm boosts extracellular electron transfer”。
该项研究的创新点在于：通过细胞形态工程强化生物膜形成与电子传递；通过优化电子穿梭载体合成、调控杂合生物膜形成、材料工程等提高电极导电性，多学科交叉构建高效电能细胞工厂。这为后续阐明希瓦氏菌胞外电子传递机制，电能细胞的理性构建与工程提供重要参考。
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