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亞硒酸污染治理及硒資源回收研究獲新進(jìn)展
作者：朱漢斌   來源：中國科學(xué)報  
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，廣東省科學(xué)院微生物研究所研究員許玫英團(tuán)隊在亞硒酸污染治理及硒資源回收研究方面取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)多株亞硒酸鹽高耐受性及高效還原性菌株。相關(guān)成果發(fā)表于《危險材料雜志》。
硒是人體必需的微量元素。然而，人體膳食硒缺乏和硒中毒之間的濃度差非常小，硒污染地區(qū)居民通過食物吸收、空氣吸入及皮膚接觸的方式從環(huán)境中攝入過量硒，可能導(dǎo)致失明、脫發(fā)、呼吸衰竭和心肌壞死等嚴(yán)重的健康問題。自然界中，亞硒酸鹽是毒性最大且最常見的一種硒形態(tài)，將其還原為無毒、不溶性元素硒是修復(fù)硒污染以及回收高價值硒資源的有效策略。所回收的元素硒納米顆粒因具有特殊的光電、半導(dǎo)體和x射線傳感特性而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
此外，生物合成的元素硒納米顆粒還具有顯著的抗菌、抗氧化和抗癌活性，在醫(yī)學(xué)上也有著廣泛的用途。然而，目前已報道的硒還原菌對亞硒酸鹽的耐受性和還原效率普遍較低，難以應(yīng)用于亞硒酸鹽污染環(huán)境修復(fù)和納米硒工業(yè)生產(chǎn)。針對該難題，研究人員從湖北恩施硒礦區(qū)土壤中分離到多株對亞硒酸鹽具有高耐受性及高效還原性的功能菌株，其中Oceanobacillus sp. ES111對亞硒酸鹽的耐受性最高，耐受濃度超過700 mM，而Metasolibacillus sp. ES129對亞硒酸鹽的還原效率最高，在濃度為1.22 mM時，僅需24 h即可將91%的亞硒酸鹽還原。
超顯微分析結(jié)果顯示，菌株ES111和ES129在細(xì)胞質(zhì)中將亞硒酸鹽還原為Se0，小粒徑的Se0種子通過Ostwald成熟過程聚集形成較大粒徑的元素硒納米顆粒，隨后元素硒納米顆粒通過細(xì)胞裂解方式釋放到胞外。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明，亞硒酸鹽的還原可能通過多種途徑介導(dǎo)，包括低分子硫醇、硫氧還蛋白/硫氧還蛋白還原酶系統(tǒng)以及脯氨酸脫氫酶，而核苷酸切除修復(fù)和抗氧化酶相關(guān)基因表達(dá)的上調(diào)可能是細(xì)菌對亞硒酸鹽毒性產(chǎn)生耐受性并維持胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制。
該研究發(fā)現(xiàn)多株亞硒酸鹽高耐受性及高效還原性菌株，并對其亞硒酸鹽還原動力學(xué)過程、產(chǎn)物納米硒特征以及生物硒還原和耐受機(jī)制進(jìn)行探究，為高濃度亞硒酸鹽污染治理及硒資源化利用提供了寶貴的菌種資源和科學(xué)理論參考。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134491
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