扑草净（化学名称:4,6-双异丙胺基-2-甲硫基-1,3,5-三嗪）是一种高效、广谱的三嗪类除草剂,主要用于水稻、小麦和果园等一年生禾本科杂草和阔叶杂草防治。由于其化学性质稳定、残留期长,扑草净广泛使用对生态环境和人类健康都造成了潜在的威胁。微生物修复是环境中扑草净消除的主要方式,然而到目前为止,关于扑草净的微生物降解及其机制研究较少。本论文以前期分离的一株扑草净高效降解菌株嗜三嗪白色杆菌JW-1（Leucobacter triazinivorans）为研究对象,克隆扑草净降解的关键酶基因簇,并从酶学水平上揭示菌株JW-1代谢扑草净的分子机制,以期为三嗪类除草剂的修复提供理论依据和技术支撑。论文的主要研究结果如下:1、测定了Leucobacter triazinivorans JW-1的基因组完成图,依据相关文献报道的三嗪类除草剂代谢途径,采用生物信息学分析方法,预测了菌株JW-1代谢扑草净的潜在降解基因。通过异源高效表达、酶学功能验证等技术成功克隆到降解扑草净的完整基因簇,该基因簇包含将扑草净代谢至氰尿酸的三步降解基因,分别是pro A、atz B和atz C,其编码的酶ProA、AtzB和AtzC均属于酰胺水解酶,具有保守的His-Xaa-His氨基酸基序。2、以扑草净为底物研究了ProA的酶学特性。ProA最适反应的温度和p H分别为45℃和7.0。ProA在45℃处理1 h后,其酶活力保留50%以上,在p H 7.0～8.0之间酶稳定性较高。K⁺对ProA酶活力具有促进作用,而Fe³⁺和焦碳酸二乙酯（DEPC）对ProA的酶活力抑制率达95%以上。ProA催化扑草净的动力学表明,酶最大反应速率(V_max)为0.1μmol/min/mg,米氏常数（K_m）为32.6μM。底物特异性研究表明ProA对扑草净等含甲硫基三嗪类除草剂（甲氧丙净、敌草净和西草净）的降解效果较好,对含氯基的三嗪类除草剂（阿特拉津）降解效果较差。通过分子对接从水分子质子化的角度揭示了ProA对扑草净和阿特拉津催化速率的差异机制。3、以2-羟基扑灭津为底物研究了AtzB的酶学特性。AtzB最适反应温度和p H分别为45℃和9.0。AtzB在45℃处理1 h后,其酶活力保留70%以上,酶的稳定性在p H 8.0-10.0较好。K⁺和Na⁺对AtzB酶活力促进作用明显,Cu²⁺和DEPC对AtzB酶活力抑制率达80%以上。AtzB催化反应的V_max为1.0μmol/min/mg,K_m为38.4μM。底物特异性测定显示AtzB对2-羟基扑草净和2-羟基阿特拉津具有降解效果,推测其降解底物的三嗪环上可能需要单羟基,间位需最少具有一个伯胺或仲胺取代基。4、以N-异丙基氰脲酰胺为底物研究了AtzC的酶学特性。AtzC最适反应温度和p H分别为35℃和8.0。AtzC在35℃处理1 h后,其酶活力仍保留近70%。K⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺和Co²⁺对AtzC的酶活性具有促进作用,而5 mmol/L金属螯合剂EDTA使AtzC的酶活性丧失。AtzC酶催化反应的V_max为3.2μmol/min/mg,K_m为77.4μM。底物特异性测定表明,AtzC对N-乙基氰尿酰胺和N-环丙基氰尿酰胺等2,4-二羟基三嗪化合物具有不同的降解活性。