卤代硝基苯是一类具有广泛应用的重要化工生产中间体,同时它也是一种有毒物质,工业生产中的大量使用,造成含卤代硝基苯的工业污水排放日益增加,并在环境中积累,对生态和人类健康构成了严重威胁。目前已有较多关于氯代硝基苯生物降解研究报道,但溴代硝基苯的生物降解却尚未涉及。本研究发现2-氯硝基苯(2-chloronitrobenzene,2CNB)降解菌株Pseudomonas stutzeri ZWLR2-1,能利用2-溴硝基苯(2-bromonitrobenzene,2BNB)为唯一碳源、氮源和能源生长,并对其代谢途径中的两个关键酶进行了研究:采用生物转化法验证了2BNB代谢过程中的第一个关键酶硝基芳烃双加氧酶(CnbAaAbAcAd)的功能,其能催化2BNB生成3-溴邻苯二酚,并释放出亚硝酸根;通过酶活测定证明了邻苯二酚1,2-双加氧酶是2BNB降解过程中的第二个关键酶,该酶由cnbC基因编码,可以将3-溴邻苯二酚开环转变为2-溴粘糠酸,同时对3-溴邻苯二酚、3-氯邻苯二酚、邻苯二酚以及3-甲基邻苯二酚都有较高的活性,表明其具有广泛的底物适应性。在研究2BNB降解过程中得到了中间代谢产物2-溴粘糠酸。粘糠酸是一种重要的化工中间原料,而卤族元素的加入会影响其理化性质,因此卤代粘糠酸具有潜在的工业应用前景,然而2-溴粘糠酸目前尚无生物法生产的报道。本研究利用邻苯二酚1,2-双加氧酶催化3-溴邻苯二酚生成2-溴粘糠酸,利用高效液相色谱从酶促反应液中分离纯化2-溴粘糠酸,并通过液相色谱-质谱联用与核磁共振验证了其正确性。P.stutzeri ZWLR2-1菌株中的硝基芳烃双加氧酶可以催化2BNB和2CNB生成相应的邻苯二酚,但是对3,4-二氯硝基苯(3,4-dichloronitrobenzene,34DCNB)却没有催化活性。研究表明硝基芳烃双加氧酶系的α亚基在氨基酸序列上具有很高的相似性,少数氨基酸序列的改变可能会影响其底物谱和催化活性。因此本研究通过对P.stutzeri ZWLR2-1菌株中的硝基芳烃双加氧酶α亚基中的4个氨基酸进行改变(204位的异亮氨酸变为亮氨酸;251位甲硫氨酸变为丝氨酸;258位天冬氨酸变为缬氨酸;350位缬氨酸变为苏氨酸)以期待改变此酶的催化活性,使其具备催化34DCNB的能力。结果发现突变后的双加氧酶对硝基芳烃化合物的催化活性会减弱,有的甚至丧失活性,但依然没有催化34DCNB的能力。本研究首次阐述了2BNB的生物降解途径,P.stutzeri ZWLR2-1菌株在代谢2CNB的同时还能降解2BNB,为溴代硝基苯的生物降解研究提供新思路;同时还首次报道了2-溴粘糠酸的制备纯化过程,为以后工业利用生物酶制备2-溴粘糠酸提供一种可行的理论依据。