水生拉恩氏菌Rahnella aquatilis HX2生物转化纳米硒的调节机制及纳米颗粒特征分析
发布时间：2021-05-21 13:42
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 m...
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 硒的生物学功能及其生态效应
1.1.1 硒的生物学功能
1.1.2 硒的生态效益
1.2 硒在陆地生态系统中的分布
1.2.1 硒在岩石中的分布
1.2.2 硒在土壤中的分布
1.2.3 植物对硒的吸收与转化
1.3 微生物对硒的转化
1.3.1 微生物对硒的甲基化
1.3.2 微生物对硒的氧化
1.3.3 微生物对硒的还原
1.4 纳米硒的合成及其影响因素
1.4.1 利用化学法合成纳米硒
1.4.2 利用微生物转化纳米硒
1.4.3 细菌合成纳米硒过程的影响因素
1.5 纳米硒的应用
1.5.1 纳米硒的抗肿瘤作用
1.5.2 纳米硒的疾病预防作用
1.5.3 纳米硒抗氧化、抗菌及抗病毒作用
1.5.4 纳米硒作为硒补充剂
1.6 本研究的目的、意义及技术路线
1.6.1 水生拉恩氏菌(Rahnella aquatilis) HX2代谢硒研究进展
1.6.2 本研究的立题依据、研究目的及意义
1.6.3 研究技术路线
第二章 菌株HX2转化纳米硒及其对细胞形态的影响
2.1 实验材料
2.1.1 供试菌株
2.1.2 引物
2.1.3 培养基及主要试剂
2.1.4 实验仪器及设备
2.2 实验方法
2.2.1 菌株活化及其培养条件
2.2.2 最小(亚)抑制浓度的测定
2.2.3 生长曲线的测定
2.2.4 电镜观察及能谱分析
2.2.5 纳米硒分离与纯化
2.2.6 纳米硒粒径及Zeta电势测定
2.2.7 菌株R.aquatilis HX2生物转化纳米硒
2.2.8 膜通透性测定
2.2.9 细胞RNA的提取
2.2.10 RNA反转录为cDNA
2.2.11 实时荧光定量PCR(RQ-PCR)
2.3 结果与分析
2.3.1 不同形态硒对菌株HX2的最小抑制浓度
2.3.2 菌株HX2生物转化的纳米硒颗粒特征分析
2.3.3 硒对菌株HX2生长的影响
2.3.4 硒浓度对HX2合成纳米硒的影响
2.3.5 硒对HX2细胞形态的影响
2.3.6 硒对HX2细胞膜的影响
2.3.7 硒对HX2生长或硒代谢相关基因转录的影响
2.4 小结与讨论
第三章 菌株HX2合成纳米硒的发酵条件优化
3.1 实验材料
3.1.1 供试细菌菌株
3.1.2 培养基
3.1.3 主要试剂
3.1.4 实验仪器及设备
3.2 实验方法
3.2.1 菌株HX2生物转化纳米硒的培养基筛选
3.2.2 菌株HX2生物转化纳米硒的培养温度筛选
3.2.3 菌株HX2生物转化纳米硒的pH条件筛选
3.2.4 菌株HX2生物转化纳米硒的氮源筛选
3.2.5 菌株HX2生物转化纳米硒的碳源筛选
3.2.6 金属离子对菌株HX2生物转化纳米硒的影响
3.2.7 正交实验优化培养基组分
3.2.8 正交实验优化培养条件
3.3 结果与分析
3.3.1 不同培养基中菌株HX2的生长及纳米硒的合成
3.3.2 不同培养温度对HX2合成纳米硒的影响
3.3.3 不同pH条件对HX2合成纳米硒的影响
3.3.4 不同氮源对HX2合成纳米硒的影响
3.3.5 不同碳源对HX2合成纳米硒的影响分析
3.3.6 不同金属离子对HX2合成纳米硒的影响分析
3.3.7 碳、氮源及微量元素添加量优化结果分析
3.3.8 转速、装液量及接种量优化结果分析
3.3.9 单因素优化与多因素优化前后纳米硒合成变化分析
3.4 小结与讨论
第四章 关键因子对HX2转化纳米硒过程影响分析
4.1 实验材料
4.1.1 供试菌株
4.1.2 引物
4.1.3 培养基
4.1.4 主要试剂
4.1.5 酶及试剂盒
4.1.6 实验仪器及设备
4.2 实验方法
4.2.1 添加不同氨基酸条件下细胞生长及纳米硒的测定
4.2.2 半胱氨酸(L-Cys)对纳米硒合成的影响
4.2.3 添加PQQ、NADH、GSH与核黄素条件下纳米硒的测定
4.2.4 菌株HX2细胞组分的分离
4.2.5 菌株HX2细胞不同部位合成纳米硒检测
4.2.6 硝酸盐与亚硝酸盐对纳米硒合成的影响
4.2.7 细胞RNA的提取
4.2.8 RNA反转录为cDNA
4.2.9 实时荧光定量PCR(RQ-PCR)
4.3 结果与分析
4.3.1 不同种类氨基酸对菌株HX2生物转化纳米硒的影响分析
4.3.2 L-半光氨酸(Cys)对菌株HX2生物转化纳米硒的促进作用分析
4.3.3 辅酶和谷胱甘肽对菌株HX2生物转化纳米硒的影响
4.3.4 纳米硒合成的亚细胞定位
4.3.5 (亚)硝酸盐还原酶对纳米硒合成的影响
4.4 小结与讨论
第五章 纳米硒的物理和化学特征
5.1 实验材料
5.1.1 供试细菌菌株
5.1.2 培养基
5.1.3 主要试剂
5.1.4 实验仪器及设备
5.2 实验方法
5.2.1 纳米硒制备
5.2.2 纳米硒分离与纯化
5.2.3 环境扫描电镜(ESEM)观察
5.2.4 透射电镜观察与能谱分析(TEM-EDX)
5.2.5 动态光散射(DLS)分析粒径
5.2.6 Zeta电势测定
5.2.7 拉曼光谱分析
5.2.8 X射线光电子能谱分析(XPS)
5.3 结果与分析
5.3.1 形态观察
5.3.2 纳米硒颗粒能谱(EDX)分析
5.3.3 纳米硒颗粒光学特性分析
5.3.4 纳米硒颗粒粒径及Zeta电势分析
5.3.5 纳米硒颗粒晶型特征分析
5.3.6 纳米硒颗粒表面元素组成及价态分析
5.4 小结与讨论
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤硒形态及其相互转化因子的研究[J]. 邢颖,刘永贤,梁潘霞,廖青,潘丽萍,黄太庆,江泽普. 中国农学通报. 2018(17)
[2]青海东部富硒土壤中硒的形态和价态转化特征[J]. 宋晓珂,李宗仁,王金贵. 干旱区资源与环境. 2018(06)
[3]亚硒酸钠抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路诱导白血病细胞HL-60凋亡的机制研究[J]. 许京淑,朱晓健,李松. 海南医学. 2018(03)
[4]硒化合物诱导高危型HPV亚型宫颈癌细胞凋亡[J]. 熊洁琦,郭玲,陈夏,娄远蕾,刘丝荪,郭菲. 基础医学与临床. 2017(12)
[5]我国主要农耕区土壤硒含量分布特征、来源及影响因素[J]. 王锐,余涛,曾庆良,杨忠芳. 生物技术进展. 2017(05)
[6]我国土壤低硒带的气候成因研究[J]. 孙国新,李媛,李刚,陈正,朱永官. 生物技术进展. 2017(05)
[7]不同品种(系)和地区对小米硒含量的影响[J]. 赵宇,崔纪菡,李顺国,夏雪岩,宋世佳,刘猛,王慧军. 河北农业科学. 2017(04)
[8]微生物对硒的还原及其产物的应用研究进展——纪念硒发现200周年[J]. 王丹,夏险,王革娇,郑世学. 微生物学通报. 2017(07)
[9]亚硒酸钠通过线粒体途径诱导人胃癌SGC-7901细胞凋亡的机制[J]. 王艳,赵上,苏衍萍,刘立伟,王慧,曲鹏. 解剖学报. 2016(03)
[10]pH和三种阴离子对紫色土亚硒酸盐吸附-解吸的影响[J]. 周鑫斌,于淑慧,谢德体. 土壤学报. 2015(05)
博士论文
[1]硒在土壤—植物中的转化及烟株对硒的富集和抗性机理研究[D]. 樊俊.华中农业大学 2015
硕士论文
[1]4种蔬菜对不同价态外源硒吸收、转运和生物有效性差异的研究[D]. 段曼莉.西北农林科技大学 2011
本文编号：3199809
【文章来源】：中国农业大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 硒的生物学功能及其生态效应
1.1.1 硒的生物学功能
1.1.2 硒的生态效益
1.2 硒在陆地生态系统中的分布
1.2.1 硒在岩石中的分布
1.2.2 硒在土壤中的分布
1.2.3 植物对硒的吸收与转化
1.3 微生物对硒的转化
1.3.1 微生物对硒的甲基化
1.3.2 微生物对硒的氧化
1.3.3 微生物对硒的还原
1.4 纳米硒的合成及其影响因素
1.4.1 利用化学法合成纳米硒
1.4.2 利用微生物转化纳米硒
1.4.3 细菌合成纳米硒过程的影响因素
1.5 纳米硒的应用
1.5.1 纳米硒的抗肿瘤作用
1.5.2 纳米硒的疾病预防作用
1.5.3 纳米硒抗氧化、抗菌及抗病毒作用
1.5.4 纳米硒作为硒补充剂
1.6 本研究的目的、意义及技术路线
1.6.1 水生拉恩氏菌(Rahnella aquatilis) HX2代谢硒研究进展
1.6.2 本研究的立题依据、研究目的及意义
1.6.3 研究技术路线
第二章 菌株HX2转化纳米硒及其对细胞形态的影响
2.1 实验材料
2.1.1 供试菌株
2.1.2 引物
2.1.3 培养基及主要试剂
2.1.4 实验仪器及设备
2.2 实验方法
2.2.1 菌株活化及其培养条件
2.2.2 最小(亚)抑制浓度的测定
2.2.3 生长曲线的测定
2.2.4 电镜观察及能谱分析
2.2.5 纳米硒分离与纯化
2.2.6 纳米硒粒径及Zeta电势测定
2.2.7 菌株R.aquatilis HX2生物转化纳米硒
2.2.8 膜通透性测定
2.2.9 细胞RNA的提取
2.2.10 RNA反转录为cDNA
2.2.11 实时荧光定量PCR(RQ-PCR)
2.3 结果与分析
2.3.1 不同形态硒对菌株HX2的最小抑制浓度
2.3.2 菌株HX2生物转化的纳米硒颗粒特征分析
2.3.3 硒对菌株HX2生长的影响
2.3.4 硒浓度对HX2合成纳米硒的影响
2.3.5 硒对HX2细胞形态的影响
2.3.6 硒对HX2细胞膜的影响
2.3.7 硒对HX2生长或硒代谢相关基因转录的影响
2.4 小结与讨论
第三章 菌株HX2合成纳米硒的发酵条件优化
3.1 实验材料
3.1.1 供试细菌菌株
3.1.2 培养基
3.1.3 主要试剂
3.1.4 实验仪器及设备
3.2 实验方法
3.2.1 菌株HX2生物转化纳米硒的培养基筛选
3.2.2 菌株HX2生物转化纳米硒的培养温度筛选
3.2.3 菌株HX2生物转化纳米硒的pH条件筛选
3.2.4 菌株HX2生物转化纳米硒的氮源筛选
3.2.5 菌株HX2生物转化纳米硒的碳源筛选
3.2.6 金属离子对菌株HX2生物转化纳米硒的影响
3.2.7 正交实验优化培养基组分
3.2.8 正交实验优化培养条件
3.3 结果与分析
3.3.1 不同培养基中菌株HX2的生长及纳米硒的合成
3.3.2 不同培养温度对HX2合成纳米硒的影响
3.3.3 不同pH条件对HX2合成纳米硒的影响
3.3.4 不同氮源对HX2合成纳米硒的影响
3.3.5 不同碳源对HX2合成纳米硒的影响分析
3.3.6 不同金属离子对HX2合成纳米硒的影响分析
3.3.7 碳、氮源及微量元素添加量优化结果分析
3.3.8 转速、装液量及接种量优化结果分析
3.3.9 单因素优化与多因素优化前后纳米硒合成变化分析
3.4 小结与讨论
第四章 关键因子对HX2转化纳米硒过程影响分析
4.1 实验材料
4.1.1 供试菌株
4.1.2 引物
4.1.3 培养基
4.1.4 主要试剂
4.1.5 酶及试剂盒
4.1.6 实验仪器及设备
4.2 实验方法
4.2.1 添加不同氨基酸条件下细胞生长及纳米硒的测定
4.2.2 半胱氨酸(L-Cys)对纳米硒合成的影响
4.2.3 添加PQQ、NADH、GSH与核黄素条件下纳米硒的测定
4.2.4 菌株HX2细胞组分的分离
4.2.5 菌株HX2细胞不同部位合成纳米硒检测
4.2.6 硝酸盐与亚硝酸盐对纳米硒合成的影响
4.2.7 细胞RNA的提取
4.2.8 RNA反转录为cDNA
4.2.9 实时荧光定量PCR(RQ-PCR)
4.3 结果与分析
4.3.1 不同种类氨基酸对菌株HX2生物转化纳米硒的影响分析
4.3.2 L-半光氨酸(Cys)对菌株HX2生物转化纳米硒的促进作用分析
4.3.3 辅酶和谷胱甘肽对菌株HX2生物转化纳米硒的影响
4.3.4 纳米硒合成的亚细胞定位
4.3.5 (亚)硝酸盐还原酶对纳米硒合成的影响
4.4 小结与讨论
第五章 纳米硒的物理和化学特征
5.1 实验材料
5.1.1 供试细菌菌株
5.1.2 培养基
5.1.3 主要试剂
5.1.4 实验仪器及设备
5.2 实验方法
5.2.1 纳米硒制备
5.2.2 纳米硒分离与纯化
5.2.3 环境扫描电镜(ESEM)观察
5.2.4 透射电镜观察与能谱分析(TEM-EDX)
5.2.5 动态光散射(DLS)分析粒径
5.2.6 Zeta电势测定
5.2.7 拉曼光谱分析
5.2.8 X射线光电子能谱分析(XPS)
5.3 结果与分析
5.3.1 形态观察
5.3.2 纳米硒颗粒能谱(EDX)分析
5.3.3 纳米硒颗粒光学特性分析
5.3.4 纳米硒颗粒粒径及Zeta电势分析
5.3.5 纳米硒颗粒晶型特征分析
5.3.6 纳米硒颗粒表面元素组成及价态分析
5.4 小结与讨论
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤硒形态及其相互转化因子的研究[J]. 邢颖,刘永贤,梁潘霞,廖青,潘丽萍,黄太庆,江泽普. 中国农学通报. 2018(17)
[2]青海东部富硒土壤中硒的形态和价态转化特征[J]. 宋晓珂,李宗仁,王金贵. 干旱区资源与环境. 2018(06)
[3]亚硒酸钠抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路诱导白血病细胞HL-60凋亡的机制研究[J]. 许京淑,朱晓健,李松. 海南医学. 2018(03)
[4]硒化合物诱导高危型HPV亚型宫颈癌细胞凋亡[J]. 熊洁琦,郭玲,陈夏,娄远蕾,刘丝荪,郭菲. 基础医学与临床. 2017(12)
[5]我国主要农耕区土壤硒含量分布特征、来源及影响因素[J]. 王锐,余涛,曾庆良,杨忠芳. 生物技术进展. 2017(05)
[6]我国土壤低硒带的气候成因研究[J]. 孙国新,李媛,李刚,陈正,朱永官. 生物技术进展. 2017(05)
[7]不同品种(系)和地区对小米硒含量的影响[J]. 赵宇,崔纪菡,李顺国,夏雪岩,宋世佳,刘猛,王慧军. 河北农业科学. 2017(04)
[8]微生物对硒的还原及其产物的应用研究进展——纪念硒发现200周年[J]. 王丹,夏险,王革娇,郑世学. 微生物学通报. 2017(07)
[9]亚硒酸钠通过线粒体途径诱导人胃癌SGC-7901细胞凋亡的机制[J]. 王艳,赵上,苏衍萍,刘立伟,王慧,曲鹏. 解剖学报. 2016(03)
[10]pH和三种阴离子对紫色土亚硒酸盐吸附-解吸的影响[J]. 周鑫斌,于淑慧,谢德体. 土壤学报. 2015(05)
博士论文
[1]硒在土壤—植物中的转化及烟株对硒的富集和抗性机理研究[D]. 樊俊.华中农业大学 2015
硕士论文
[1]4种蔬菜对不同价态外源硒吸收、转运和生物有效性差异的研究[D]. 段曼莉.西北农林科技大学 2011
本文编号：3199809
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