高硒耐受菌株Halomonas sp. SF2000生物合成硒纳米颗粒的抗氧化特性与分子机制研究

研究人员针对高毒性硒污染治理和功能性SeNPs绿色合成的技术瓶颈，从富硒有机肥中分离出迄今耐受性最强（1200 mM SeO32-）的Halomonas sp. SF2000，系统解析其高效还原（10 mM硒酸盐60 h完全转化）、胞外合成稳定SeNPs（ζ电位-47.8 mV）的特性，通过转录组揭示低浓度激活还原酶基因（hemN/trxA）、高浓度诱导抗性通路（ectB/ahpF）的双重调控机制，为环境修复和功能材料开发提供新策略。

　　

硒作为人体必需微量元素却是一把"双刃剑"——中国72%人群日均摄入量仅26.6 μg，远低于WHO推荐的50-55 μg标准，而工业活动导致的环境硒污染又使毒性最强的四价硒(Se(IV))在自然界积累。传统物理化学法合成硒纳米颗粒(SeNPs)存在高能耗、污染大等问题，微生物合成虽环保但普遍面临菌株耐受性差（<500 mM）、还原效率低等瓶颈。

江南大学的研究人员从合肥中科起奥生物技术有限公司的富硒有机肥中，分离出一株打破纪录的耐硒菌株Halomonas sp. SF2000，其耐受浓度高达1200 mM，远超此前报道的800 mM极限。通过紫外可见光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)等技术表征发现，该菌在60小时内可完全转化10 mM硒酸盐为粒径200-500 nm的球形SeNPs，其表面包裹蛋白质/多糖使ζ电位达-47.8 mV，展现优异稳定性。抗氧化实验显示2 mM SeNPs对DPPH和ABTS自由基清除率分别达50.98%和58.92%，显著优于无机硒源。

研究采用三大关键技术：

1. 亚细胞分级结合NADH/NADPH电子供体实验定位还原活性于胞质区
2. 四种纯化方法比较确定最优SeNPs回收方案（方法4纯度75.81%）
3. 5 mM vs 800 mM硒酸盐胁迫下的全转录组测序分析

主要研究发现：
3.1 菌株特性
16S rRNA鉴定为Halomonas tianxiuensis近缘种，在1000 mM硒酸盐平板上仍能生长并合成红色SeNPs。还原动力学显示20 mM处理组60小时转化率达49.3%，为迄今最高效率。

3.3 SeNPs表征
FT-IR检测到3272 cm^-1处O-H/N-H键及1623 cm^-1酰胺I带，证实表面存在蛋白质/多糖包覆。XRD显示20-30°宽峰提示非晶态结构，SEM-EDS检出最高49.44%硒含量。

3.5 转录组机制
低浓度(5 mM)上调甘油-3-磷酸脱氢酶(glpD)等还原相关基因8.5倍；高浓度(800 mM)激活ectoine合成基因(ectB)和烷基过氧化物还原酶(ahpF)达11.4倍，并显著促进鞭毛组装基因(fliC)表达，首次揭示微生物通过运动逃逸硒胁迫的创新策略。

该研究首次报道Halomonas属的硒酸盐还原能力，其双浓度响应机制为理解微生物硒代谢提供新视角。实际应用中，SF2000的高耐受特性使其可直接处理重度硒污染水体，而高效合成的SeNPs在功能性食品和抗氧化剂开发中展现潜力。论文发表于《Environmental Technology》，为生物纳米材料的工业化生产奠定了菌种资源和理论基础。