硝基甲苯类化合物被大规模的用于农药、炸药(如TNT)和染料的生产中,并由此引发了广泛的土壤污染。该类化合物难以降解而在环境中长期积累,具有致畸、致突变、致癌等危险,严重威胁人和动物的健康和生存。单硝基甲苯有三种同分异构体:2-硝基甲苯、3-硝基甲苯和4-硝基甲苯。其中,关于2-硝基甲苯和4-硝基甲苯都已经有了相关的降解菌和降解途径的报道。但目前还没有纯培养微生物以3-硝基甲苯为唯一碳源、氮源和能源生长的报道,更无相关的代谢途径及分子生物学的研究报道。本实验室从某化工厂土壤中首次筛选分离到能够降解3-硝基甲苯的菌株Rhodococcus sp.strain ZWL3NT。本文从分子水平上研究了ZWL3NT降解代谢3-硝基甲苯的机理,克隆并鉴定了ZWL3NT中与3-硝基甲苯代谢有关的两个基因簇ntdA1A2A3A4和catA。ntdA1A2A3A4与Rhodococcus sp.Strain RHA1中的联苯双加氧酶基因簇bphA1A2A3A4在氨基酸序列上有95%的一致性。ntdA1A2A3A4在大肠杆菌表达时对3-硝基甲苯有微弱的氧化脱硝基活性,推测其转化产物可能是3-甲基邻苯二酚。catA与Rhodococcus sp.AN-22中的邻苯二酚1,2-开环酶在氨基酸序列上有87%的一致性,catA的编码蛋白具有邻苯二酚1,2-开环酶活性,可以将3-甲基邻苯二酚转化为顺式粘糠酸类物质。据此,我们进一步确定了ZWL3NT降解3-硝基甲苯的代谢途径:首先3-硝基甲苯在NtdA1A2A3A4作用下脱去硝基生成3-甲基邻苯二酚,3-甲基邻苯二酚可以在邻位开环酶(CatA)和间位开环酶的作用下发生开环反应后进入后续代谢途径。