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硒是一种生命必需的微量元素,具有多种生物学功能,缺硒会导致克山病和大骨节病等多种病症。通过生物转化来开发有机硒源是一种安全有效的补硒途径。光合细菌有较高的营养价值,且具有转硒和富硒能力。因此,研究和开发光合细菌富硒产品对生物补硒具有深远的意义。本研究围绕光合细菌转硒研究筛选及鉴定了一株转硒光合细菌菌株S3,初步研究了亚硒酸钠对S3的影响、固氮红细菌转硒的培养基组成和发酵条件、及光合细菌活性硒对小鼠的急性毒性,为进一步研究和开发光合细菌活性硒产品提供理论依据。转硒光合细菌的筛选与鉴定。以亚硒酸钠提供无机硒源,通过测定一定亚硒酸钠初始浓度下各株光合细菌的生长情况,筛选出两株对亚硒酸钠有较高耐受能力的菌种;然后通过测定不同亚硒酸钠初始浓度下两株光合细菌的转硒效率,进一步确定了具有较高转硒效率的菌株S3。该株光合细菌在亚硒酸钠初始浓度为0.2g/L的RCVBN培养基中的菌体生长量>5×108个/ml,转硒效率为83.4%。通过形态观察、生理生化实验、光合色素扫描结果及16S rDNA序列分析对S3菌株进行种属鉴定,确定S3菌株为固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans S3),GenBank登录号为DQ402051。国内外首次报道固氮红细菌具有转硒能力。亚硒酸钠对光合细菌生长的影响。本文首次报道了R.azotoformans S3对亚硒酸钠的最大耐受浓度为10.0g/L。低浓度(0.1g/L)的亚硒酸钠对光合细菌生长无明显的延滞作用,中浓度(1.0g/L)时菌体生长受到明显的抑制,而高浓度(>10.0g/L)的亚硒酸钠可完全抑制光合细菌的生长。受亚硒酸钠的影响,S3菌株培养液的颜色发生变化,并释放出腥臭味气体;细胞长度增加、形状出现不规则,细胞表面出现附着颗粒和凹痕,透射显微镜观察及EDX分析证实菌体细胞有单质硒颗粒存在;细胞中谷氨酸、半胱氨酸、亮氨酸和赖氨酸的含量有明显升高,酪氨酸和脯氨酸含量明显降低,而其它氨基酸含量并无明显变化;光合色素组成不变,但不同色素组分及色素同分异构体之间的比例发生变化。培养基中的碳源和氮源影响着光合细菌的生长及转硒效率。采用单因子试验对光合细菌转硒的碳源、氮源和亚硒酸钠进行了优化,确定最佳碳源为乳酸钠,最佳氮源为酵母粉,优化了乳酸钠、酵母粉及亚硒酸钠的初始浓度,分别为0.4%、0.75%及1.0g/L。在以上条件下,转化效率大于95%时,亚硒酸钠转化量比优化前提高了8倍以上,达到0.95g/L。光合细菌富硒产品的开发是研究光合细菌转硒的一个重要目的,而低毒性是光合细菌富硒产品开发的前提和基础。通过对光合细菌转硒的研究,首先提出了“光合细菌活性硒”的概念;然后通过光合细菌活性硒对小鼠的急性毒性试验,初步测定了一定硒含量(20mg/g)光合细菌活性硒的急性毒性(对小鼠的急性毒性以硒计LD50=86mg/kg·体重,95%可信限59.0~125.2mg/kg·体重),低于亚硒酸钠(以硒计LD50=15.72mg/kg·体重,95%可信限13.38~18.47mg/kg·体重)和有机硒(以硒计LD50=30~50mg/kg·体重),略高于纳米硒(以硒计LD50=112.98mg/kg·体重,95%可信限89.95~141.90mg/kg·体重),是一种低毒性的生物活性硒。