二恶烷是一种在工业中极为常用的溶剂和溶剂稳定剂,也是常见的工业副产物。近几十年来,由于没有得到有效的污水处理,二恶烷给水体环境带来污染的风险逐渐增加。二恶烷具有特殊的理化性质,并且不易降解,在水体环境中不断循环蓄积,给水环境安全带来潜在风险。生物法是处理二恶烷的优势手段,但由于高效降解菌不能保持优势生态位,生物法处理二恶烷的实际应用效果不佳。本研究从活性污泥中分离出一株具有生态优势的二恶烷降解菌,对菌株的系统分类地位进行鉴定,考察了菌株的生长和降解特性,并从基因组和转录组水平解析了菌株降解二恶烷的机制、维持生态优势地位和响应二恶烷的调控策略。利用二恶烷驯化活性污泥,并从中筛选出一株优势二恶烷降解菌YN2,利用系统发育学和微生物分类学手段,确定菌株YN2为新种,并将新种命名为Xanthobacter dioxanivorans sp.nov.（=CGMCC 1.19031=JCM 34666）。考察不同环境扰动因子对菌株YN2生长和二恶烷降解的影响,确定菌株YN2的最佳生长降解条件为30℃,p H=7,摇床转速180 r/min,初始菌浊吸光度(OD660)为0.007。在这一条件下,菌株YN2降解200 mg/L二恶烷需34 h,好于已知的其他降解菌在各自最佳生长降解条件下的最佳效能。考察不同浓度二恶烷对菌株YN2的生长和降解的影响,确定菌株YN2生长和降解的动力学模型,用莫诺德方程描述。菌株YN2的最大比生长速率为μmax=0.03/h,细胞得率为0.27 mg-蛋白质/mg-二恶烷;最大比降解速率为kmax=1.10 mg-二恶烷/h·mg-蛋白质,底物饱和常数Ks=410.91 mg/L。和其他已知降解菌对比,菌株YN2的最大比降解速率和细胞得率综合较好,菌株对1000～3000mg/L二恶烷的耐受能力比已知降解菌更强,具有广阔的应用空间。通过基因组学手段,采用三代测序技术对菌株YN2的全基因组进行了测序,并利用KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）、COG（Cluster of orthologous groups of proteins）、GO（Gene Ontology）、Nr（Non-redundant protein sequences）数据库对测序结果进行注释。菌株YN2的全基因组大小为6,650,818bp,GC含量为67.95%,其中包含4个质粒,大小分别为147 kb、144 kb、51kb和30 kb。通过比较基因组学手段,利用基因组注释结果对二恶烷降解相关基因进行预测。在菌株YN2的基因组中,发现一种新的二恶烷单加氧酶Thm ABCDEF,属于第2组可溶性双铁单加氧酶。利用转录组测序技术,分析菌株YN2分别在二恶烷和柠檬酸钠作用下的差异表达基因,确定了菌株YN2降解二恶烷的关键代谢产物为乙醛酸,参与二恶烷的关键代谢基因和降解途径为:二恶烷首先在单加氧酶Thm ABCDEF的作用下氧化,再经5个醇脱氢酶、1组甲醇脱氢酶簇、3个醛脱氢酶、1个醛/酮还原酶和3个乙二醛酶的催化转化为乙醇酸,乙醇酸再经2组乙醇酸氧化酶簇催化转化为乙醛酸;乙醛酸经过乙醛酸降解酶途径、苹果酸合成酶途径和乙基丙二酰辅酶A途径（菌株YN2作为甲基营养型细菌特有的回补途径）这三条途径转化为丙酮酸和苹果酸,并进入三羧酸循环完成二恶烷的矿化。菌株YN2参与二恶烷代谢的基因数量、关键降解产物代谢途径数量以及各关键基因表达水平均远远高于已报道降解菌,使得菌株YN2对二恶烷的降解更加高效。通过跟踪考察二恶烷降解过程中和接受二恶烷刺激后菌株YN2的转录组动态变化,揭示了菌株YN2高效代谢二恶烷的机制,以及菌株YN2响应二恶烷作用、保持稳定降解效能的基因调控机制。菌株YN2降解二恶烷的相关基因为组成型表达,因此降解酶的表达不受非诱导性底物的抑制且没有迟滞期,使菌株YN2可以快速开始对二恶烷的降解;菌株YN2降解二恶烷的相关基因呈高丰度表达,并且部分代谢通路同时受多个基因调控,使得总体转录水平更高,因此与已报道的降解菌相比,菌株YN 2呈现更好的降解效能;群体感应、物质运输和双组分系统相关基因在不同降解阶段呈现动态调控,促进关键基因表达上调,帮助菌株YN2适应环境、调节生物量,保持降解的高效和稳定。