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硒(Selenium,Se)是人体必需微量元素,与人体健康密切相关。我国72%的土壤硒含量较低造成当地人体硒摄入量不足,目前由缺硒引起的健康风险已成为我国环境生态问题之一。在自然界中,细菌可以将无机硒转化为活性好且安全性更高的纳米硒(SeNPs)。最新研究发现RahnellaaquatilisHX2能够将硒酸盐和亚硒酸盐转化为SeNPs,并促进玉米对硒的吸收与转化,但关于HX2对硒的代谢规律尚未探索。本论文主要研究了 HX2对不同形态硒的代谢规律,探究了纳米硒生物转化过程中的主要影响因子,并明确了纳米硒的物理及化学特征,研究结果将为R.aquatilis在生物纳米硒生产、新型硒强化剂,以及硒环境污染修复领域的应用提供科学依据。探明了菌株HX2代谢不同形态硒的规律及其对细胞形态的影响。菌株HX2对硒代蛋氨酸(Se-Met)、亚硒酸钠[Se(Ⅳ)]、硒酸钠[Se(Ⅵ)]的耐受范围分别为0-3.5 mM、0-80 mM、0-580 mM。HX2可以将Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)转化为结构稳定的无定形球形纳米硒,平均粒径分别为242 nm和218 nm,表面电势分别为-31.8 mV和-29.6 mV。在最小亚抑制浓度(sub-MIC)下,不同形态硒能够引起HX2细胞膜损伤、鞭毛合成受阻以及细胞长度增加。实时荧光定量PCR(RQ-PCR)结果显示,HX2硒代谢过程中CysA和CysP可能参与了硒酸盐和亚硒酸盐的转运调控,GrxA和YnffE可能与硒的还原过程有关,FliO、FlgE、FliC、RodA与SulA调控硒处理下的细胞形态变化,ZntA、Ada与GntK分别参与细胞解毒、细胞自我修复及能量代谢过程。通过纳米硒生物转化发酵条件优化,将纳米硒转化效率提高了 72.9%。通过分析HX2生物纳米硒合成的关键影响因子,发现硝酸盐还原酶参与纳米硒合成,谷胱甘肽(GSH)、L-半胱氨酸(Cys)与NADH促进纳米硒合成,高浓度吡咯喹啉醌(PQQ)抑制纳米硒合成,核黄素对纳米硒的合成无影响。对HX2合成的纳米硒进行了分离和纯化,采用动态光散射(DLS)、Zeta电势、拉曼散射以及X射线光电子能谱(XPS)等方法对其物理与化学特征进行了分析。结果表明,菌株HX2在优化条件下合成的纳米硒晶型以无定形为主并含有单斜晶型;颗粒表面存在零价硒(Se0)、负二价硒(Se2-)和生物大分子,纳米硒的平均粒径大小为291.5 nm,颗粒稳定性良好。