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毒死蜱是一种广谱中等毒性的有机磷农药,被广泛用作杀虫剂、杀菌剂,除草剂,用于水果、蔬菜等经济作物的病虫害防治。但是,它对哺乳动物以及其它非靶标生物也具有毒性。其降解产物3,5,6-三氯-2吡啶醇(TCP),不仅比毒死蜱的半衰期更长,水溶性更高,而且会抑制其降解菌的降解活性。毒死蜱的大量和长期使用,对水体、土壤等生态环境造成了严重的残留污染。本文以实验室保存的毒死蜱及TCP的高效降解菌株X1菌株(X1菌被鉴定为嗜铜菌属下的一个新种,被国际系统与进化微生物学杂志收录,命名为Cupriavidus nantongensis X1)作为研究对象,对其进行了全基因组测序,得到了X1菌的基因组完成图,确定了降解过程中的关键基因,并对TCP代谢过程中的重要基因进行了基因敲除。主要研究结果如下:1.首次测定新种Cupriavidus nantongensis X1的全基因组序列。使用Illiumie Hiseq与Miseq平台,通过组装、优化和补洞后获得了Cupriavidus nantongensis X1基因组完成图。X1菌基因组由2条染色体DNA序列与1条质粒序列组成,全长7,136,420bp,共有6524个编码基因,57个tRNAs,15个rRNAs,GC含量66.72%。序列提交Gene Bank数据库,所获登录号为:CP014844,CP014845,CP014846。2.通过与GO、KEGG、COG数据库比对分析,获得X1菌编码基因以及对应的产物的功能注释。并通过组装序列、编码基因、ncRNA信息、COG、KEGG、GO功能注释,绘制得到了X1菌基因组圈图。3.通过与GeneBank数据库比对,确定毒死蜱在X1菌降解的关键基因--OPH基因,和毒死蜱高毒降解产物3,5,6-三氯-2-吡啶醇(TCP)在X1菌中降解的关键基因—TcpA基因,首次确定TCP降解的完整降解基因簇。结果分析显示:OPH基因位于质粒上,编码有机磷水解酶,催化毒死蜱降解过程中的第一步反应,将毒死蜱水解为TCP与TCMP;降解TCP的关键基因TcpA基因位于1号染色体上,编码2,4,6-三氯苯酚单加氧酶催化TCP降解过程中的氧化脱氯过程。4.分析得到毒死蜱在X1菌中的代谢路径。毒死蜱在OPH基因作用下降解为TCP与TCMP,TCP经过分步氧化脱氯后形成3,6-二羟基吡啶-2,5-二酮,经过脱乙酰基酶打开吡啶环,在马来酰醋酸还原酶作用下生成β-酮己二酸,进入三羧酸循环,最终代谢成为二氧化碳和水。5.通过研究确定X1菌对氨苄青霉素,卡那霉素,氯霉素,链霉素,四环素,庆大霉素,红霉素等7种抗生素的抗性谱。利用梯度平板,测定氨苄青霉素、四环素、氯霉素、链霉素、庆大霉素对X1菌株的MIC值分别为20.67μg/ml、12.47μg/ml、2.35μg/ml、4.02μg/ml、2.82μg/ml。X1菌株对50μg/ml卡那霉素不敏感,对100μg/ml红霉素不敏感。6.利用同源重组对X1菌中TcpA基因进行单交换插入失活。通过自杀质粒PJQ200SK(庆大霉素抗性),构建重组载体PJQ-TY-TcpA,经过三亲本接合的方式得到TcpA基因失活的突变型菌株X1-ΩTcpA。验证了TcpA基因为TCP降解过程中的关键基因。