磁小体是具有磁性、纳米级、均一性、分散性和生物相容性良好的矿物晶体,在医学和生物工程领域有广阔的应用前景。目前发现的能生产磁小体的微生物主要是趋磁细菌（Magnetotactic bacteria,MTB）,但是其生产磁小体的条件较为苛刻,需要严格控制铁和氧浓度,导致磁小体难以实现规模化生产。嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans,A.ferrooxidans）作为驱动环境铁硫循环的重要微生物之一,其在适宜环境条件下也能产生磁小体,并且其分离、培养和磁小体合成条件较MTB简单,有望成为实现磁小体规模化生产的潜力菌种,但目前A.ferrooxidans磁小体的合成机制尚不清楚,极大地制约了其磁小体的产业化。为全面挖掘A.ferrooxidans磁小体合成的相关基因,构建磁小体合成的基因调控网络,本论文对不同Fe（II）浓度、不同培养时间和不同静磁场强度处理下的A.ferrooxidans BYM菌体样本进行透射电镜观察和转录组测序,采用生物信息学分析方法对样本差异表达基因进行功能注释和基因表达趋势分析;利用权重基因共表达网络分析方法筛选与磁小体合成相关的关键基因;通过RT-q PCR获得基因的相对表达量,利用多元拟合和冗余分析对基因与环境条件和基因与性状的相关性进行分析;最后对基因组中的转录因子及其与差异表达基因之间的互作模式进行预测,构建磁小体合成的基因调控网络。透射电镜和胞内总铁含量分析结果显示,磁小体数量和胞内总铁含量在Fe（II）浓度为40 g/L时最大,分别达到15.67±2.08个/cell和2.82±0.22μg/mg,而磁小体粒径在Fe（II）浓度为80 g/L时最大,为44.00±4.58 nm;当培养时间为36 h时,磁小体数量和粒径最小,分别为7.00±1.00个/cell和20.00±2.00 nm,而胞内总铁含量最大,为5.93±1.03μg/mg;外加静磁场强度为3.5 m T时,磁小体数量和胞内总铁含量最大,分别是19.33±2.52个/cell和4.69±0.66μg/mg,磁小体粒径与磁场强度为15 m T时相当,均为50.00 nm左右。培养基中Fe（II）浓度、培养时间和外加静磁场强度与磁小体数量、粒径和胞内总铁含量具有显著相关性（R2>0.683,P<0.05）。差异表达基因和基因表达趋势分析结果表明,不同处理条件主要影响细胞的离子吸收和转运、氧化还原反应、质膜结构组成、信号转导和群体感应等生物学过程;基于权重基因共表达网络分析,得到与磁小体数量和粒径呈正相关（R2>0.35,P<0.09）和负相关（R2<-0.42,P<0.04）的基因模块各2个,并从中筛选获得24个与磁小体合成相关的关键基因;通过NCBI数据库注释和序列比对分析,最终挑选了10个与磁小体合成相关的基因作为RT-q PCR分析的对象,包括基因chr＿2549、chr＿1390、chr＿1157、chr＿251、chr＿974、chr＿2620、chr＿1779、chr＿2224、chr＿1243和chr＿1062,这些基因的功能主要与细胞氧化还原、离子转运、亚铁螯合、膜结构和细胞趋化性有关;对挑选出的10个基因进行相对表达量的分析发现,基因的表达与不同处理条件大多具有显著相关性（P<0.01）;基于RDA（冗余分析）发现,挑选出的10个基因的表达与磁小体数量和粒径具有较大相关性;预测构建的A.ferrooxidans BYM磁小体合成基因调控网络显示,构成网络的生物学过程主要有转录调控、能量产生和转化、氧化还原、无机离子转运和代谢、细胞壁/膜/被膜的生物合成等,这与磁小体的合成过程相对应。综上所述,适宜的Fe（II）浓度和磁场强度能促进A.ferrooxidans BYM磁小体的形成,并且细胞在对数生长末期或稳定期的磁小体合成能力最强;环境条件主要通过改变细胞的离子转运、氧化还原反应、膜结构等生物学过程来影响胞内磁小体的合成;预测构建的A.ferrooxidans BYM磁小体合成的基因调控网络具有与MTB磁小体合成相对应的生物学过程,说明其具有可参考性。本研究为今后针对磁小体合成相关基因对A.ferrooxidans进行遗传学操作,进而揭示磁小体合成机制提供了理论基础。