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氯代苯甲酸是一类重要的有机化合物,可用作生产农药、医药、防腐剂、染料、涂料和杀菌剂的中间体。氯代苯甲酸是多种氯代芳烃化合物（如有机氯农药）降解的中间产物,同其它氯代化合物（如氯代苯和有机氯溶剂）被认为是难降解化合物。氯代苯甲酸水溶性高,易随雨水流入地下,造成地下水的污染,因此在环境中经常被检测到。生物降解被认为是环境中氯代苯甲酸去除的主要方式,而其中微生物则是降解的主力军。虽然氯代苯甲酸微生物降解已有报道,但是研究内容一般只针对某种特定氯代苯甲酸,而受氯代苯甲酸污染土壤中氯代苯甲酸同分异构体的降解情况还没有被研究。因此,研究氯代苯甲酸污染土壤、筛选氯代苯甲酸降解菌株、探索降解基因和途径对微生物降解氯代苯甲酸,修复氯代苯甲酸污染环境具有重要的意义。本研究的目的在于阐明氯代芳烃污染土壤微生物菌落结构,寻找污染物降解相关基因和途径,为土壤修复中菌株分离和菌株降解基因和代谢的研究提供理论支持;分离降解菌株,丰富氯代苯甲酸降解菌株资源;研究氯代苯甲酸同分异构体降解途径多样性,增加对同一生境下微生物降解同分异构体的认识。通过土壤宏基因组测序技术获得长期受卤代苯甲酸污染土壤样本的宏基因组数据。通过数据分析了氯代苯甲酸污染土壤的种群分布、物种组成和样品间差异,推测了土壤中跟氯代苯甲酸降解相关基因和途径。表层土和深层土的物种分布、KEGG、COG和Gene存在着明显差异。土壤样品中存在降解3-氯代苯甲酸的基因簇benABCD和基因catA,降解2-氯代苯甲酸的基因簇cbdABC和降解4-氯苯甲酸的基因簇fcbABC。多种基因构成了氯代苯甲酸多样化降解途径,这暗示着受氯代芳烃污染的土壤中存在与氯代苯甲酸降解相关的代谢途径和菌株资源,这一发现指引我们分离氯代苯甲酸降解菌株,研究其降解途径和基因。通过连续传代培养的方法,从该受氯代苯甲酸污染的土壤中分离出了三株降解氯代苯甲酸的菌株（分别命名为菌株2-CBA、菌株3-CBA和菌株4-CBA）。菌株2-CBA能够降解2-氯苯甲酸、2-溴苯甲酸、3-氯苯甲酸和3-溴苯甲酸,菌株3-CBA能够降解3-氯苯甲酸和3-溴苯甲酸,菌株4-CBA能够降解4-氯苯甲酸和4-溴苯甲酸。经过16S rRNA基因序列分析、基因组分析以及菌株的生理生化特性测定,将菌株2-CBA和菌株3-CBA鉴定为假单胞菌属（Pseudomonas）,菌株4-CBA鉴定为噬氢菌属（Hydrogenophaga）。同时从该土壤中分离筛选到了 一株耐受氯代苯甲酸的菌株NK-8,16S rRNA序列比对结果显示,其与Aquamicrobium aerolatum Sa14T同源性最高（97.3%）,根据菌株NK-8的生理生化特性研究、构建的系统发育树分析以及其他微生物分类鉴定指标结果,将其鉴定为Aquamicrobium属的一个新种,命名为Aquamicrobium soli NK-8T（=KCTC 52165T=CCTCC AB2016045T）。菌株 NK-8 的基因组 DNA G+C mol%含量为65.5%;与其 16S rRNA 同源性最高的Aquamicrobium aerolatum Sa14T 的 DNA 杂交结果为35.5±0.9%;Q10为其主要的呼吸醌;主要的脂肪酸种类为C19:0 cycloω8c（45.6%）和C18:1ω7c（33.4%）;主要极性酯组分有卵磷脂（phosphatidylcholine）和磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol）。该菌株新种命名已经获得国际细菌分类组织的认可。菌株NK-8的16S rRNA基因序列登录号为KU877213。菌株2-CBA能够降解2-氯苯甲酸和3-氯苯甲酸,并且释放等摩尔的氯离子。菌株2-CBA在27 h内完全降解0.5 mM 2-氯苯甲酸,并且能够在60 h内完全降解0.5 mM3-氯苯甲酸并且以它们为唯一碳源和能源生长。菌株2-CBA生长和降解2-氯苯甲酸的最适温度为37℃;最适pH为7.0;当接种量为5%时,降解效果最好;1 mM的Co2+、Ni2+、Zn2+和Cd2+离子对菌株2-CBA降解2-氯苯甲酸有抑制作用。菌株3-CBA能够降解3-氯苯甲酸,并且释放等摩尔的氯离子。菌株3-CBA在24h内完全降解0.5 mM3-氯苯甲酸,并且以它为唯一碳源和能源生长。菌株3-CBA生长和降解3-氯苯甲酸的最适温度为30℃;最适pH为7.0;当接种量为5%时,降解效果最好;1 mM的Co2+、Ni2+、Zn2+和Cd2+离子对菌株3-CBA降解3-氯苯甲酸有抑制作用。菌株4-CBA能够降解4-氯苯甲酸,并且释放等摩尔的氯离子。菌株4-CBA在24h内完全降解0.5 mM4-氯苯甲酸,并且以它为碳源和能源生长。菌株4-CBA生长和降解4-氯苯甲酸的最适温度为30℃;最适pH为6.0;当接种量为5%时,降解效果最好;1mM的Co2+、Ni2+和Cd2+离子对菌株4-CBA降解4-氯苯甲酸有抑制作用,1 mM的Mg2+对菌株4-CBA降解4-氯苯甲酸有促进作用。对菌株降解氯代苯甲酸基因和途径研究发现,三种氯代苯甲酸的降解基因和代谢途径完全不同。菌株3-CBA通过基因簇benABCD编码的苯甲酸1,2-双加氧酶将3-氯苯甲酸转化为氯代邻苯二酚,氯代邻苯二酚在基因catA编码的邻苯二酚1,2-双加氧酶作用下开环,生成氯代黏糠酸,最终进入TCA循环。菌株2-CBA通过基因簇cbdAB编码的2-氯苯甲酸1,2-双加氧酶大小亚基和基因benC编码的还原酶联合作用将2-氯苯甲酸转化为邻苯二酚,再通过基因catA编码的邻苯二酚1,2-双加氧酶将邻苯二酚转化为黏糠酸,最终进入TCA循环。菌株4-CBA通过基因簇fcbABC编码的水解酶水解脱去4-氯苯甲酸中的氯离子,使其转化为4-羟基苯甲酸,最后开环降解。