我国是全球最大的烟草生产和消费国，近年来，随着人们健康意识的提高，对卷烟安全性的要求不断提高，开发低烟碱和低焦油含量产品成为中式卷烟的发展趋势。一些微生物可利用烟碱作为唯一的碳氮源，它们能够降低烟草中烟碱含量，改善烟叶的品质及口感。本文主要开展了以下三个方面的工作:1）烟草种植土壤和烟叶样品中降烟碱细菌的分离和鉴定;2）对根瘤菌5-28和苍白杆菌4-40的烟碱代谢产物进行分析;3）对红球菌Y22菌株的烟碱代谢产物进行分析，并对其烟碱脱氢酶基因进行扩增和初步分析。　　 本文的主要研究结果如下:　　 1)烟草种植土壤和烟叶样品中降烟碱细菌的分离和初步鉴定。从9份土壤样品和11份烟叶样品中共分离得到26株具有烟碱降解能力的细菌，其中18株来自土壤，8株来自烟叶样品。烟叶表面的降烟碱细菌的种类较单一，且数量明显少于土壤中的降烟碱细菌。节杆菌(Arthrobacter sp.)和苍白杆菌（Ochrobactrum sp.）是烟草根际土壤中的优势烟碱降解细菌。此外，短波单胞菌、根瘤菌、假黄单胞菌和鞘氨醇杆菌的烟碱降解能力为首次报道。降烟碱细菌的系统发育分析表明这些不同分类地位的降烟碱细菌聚类形成三个进化分支。　　 2)细菌4-40、5-52和5-28的烟碱降解条件比较。4-40、5-52和5-28菌株的最适生长烟碱的浓度分别为0.5、1.0和1.5 g/L。三株细菌的生长曲线和烟碱降解曲线表明，随着菌体的生长烟碱被迅速降解。菌株4-40、5-52和5-28的休止细胞处理烟叶，12h烟碱的降解率分别为51.5％、47.2％和72.5％。　　 3)菌株4-40和5-28的烟碱代谢产物分析。通过高效液相色谱(HPLC)和液质联用仪(LC-MS)分别对菌株4-40和5-28的烟碱代谢产物进行了分析。结合文献和软件分析，菌株4-40降解烟碱的代谢产物有6个被鉴定出来，分别为:3-吡啶丁醛，1-丁酮-4-羟基-1-（3-吡啶），6-羟基-N-甲基麦斯明，3-琥珀酰吡啶，6-羟基-3-琥珀酰吡啶和2，6-二羟基假氧化烟碱;菌株5-28的烟碱代谢产物有5个化合物被鉴定，分别为3-吡啶丁醛，6-羟基-N-甲基麦斯明，6-羟基-L-烟碱，3-琥珀酰吡啶和6-羟基-3-琥珀酰吡啶。根据这些结果对菌株4-40和5-28的烟碱代谢途径进行了推测。　　 4)红球菌Y22菌株烟碱代谢产物分析。利用LC-HR-MS和GC-MS方法对红球菌代谢烟碱的化合物进行了检测，除课题组前期鉴定的三个烟碱代谢产物6-羟基烟碱，烟碱蓝和5-(3-Methyl-[1，3]oxazinan-2-ylidene)-5H-pyridin-2-one外，LC-HR-MS还检测到6-羟基-N-甲基麦斯明，6-羟基-3-琥珀酰吡啶和3-琥珀酰吡啶，余下的2种物质结合数据分析和相关文献，推测其可能为:假氧化烟碱和可铁宁;而GC-MS检测到的物质主要为烟碱，麦思明，可铁宁等。结合这些数据推测其可能的烟碱代谢途径。　　 5)红球菌Y22菌株烟碱脱氢酶(NDH)的基因克隆和初步分析。使用兼并引物扩增得到Y22菌株NDH编码基因的保守序列，再通过染色体步移技术扩增得到保守序列两端的序列。Y22菌株NDH编码基因大小为3630 bp，该基因由三个亚基组成，从5端到3端依次为:大亚基，中亚基和小亚基。其中大亚基包含2247个碱基，中亚基包含897个碱基，小亚基包含486个碱基。使用半定量RT-PCR技术检测NDH大亚基编码基因表达量，在烟碱诱导的条件下，该基因的表达量逐渐增加，6h大亚基的表达量是2h的1.8倍;而在非诱导条件下，随着菌株的生长NDH编码基因大亚基的表达量逐渐下降，6h时表达量为零，说明NDH参与了烟碱的降解。　　 本论文的创新性主要体现在以下三个方面:　　 1)从烟草栽培土壤和烟叶样品中共分离得到了26株具有烟碱降解能力的细菌，其中四株细菌的烟碱降解能力在本文中首次报道。　　 2)对菌株4-40和5-28的烟碱代谢产物进行了分析检测，并对两株菌的烟碱代谢途径进行了推测。　　 3)对红球菌Y22菌株的烟碱代谢产物进行检测，并推测其烟碱代谢途径;扩增得到Y22菌株的NDH编码基因，使用半定量RT-PCR的方法检测其表达量。