“TNT紅土”是受TNT炸藥精制過程中的“TNT紅水”污染的土壤，其主要成分是二硝基甲苯磺酸鹽（DNTS）。DNTS具有“致癌、致畸、致突變”的特性，對生物體和環境具有極大的破壞性。傳統的理化修復技術成本高且易造成二次污染，因此亟需發展安全、綠色的生物治理方法。近日，青島能源所付春祥帶領的能源作物分子育種研究組從“TNT紅土”中分離獲得了一株新的能夠高效降解DNTS的微生物菌株。通過表型與分子特征鑒定確定該菌株為高地芽孢桿菌，命名為Bacillus altitudinis D47，該菌株能夠在3天內將DNTS（500 mg/kg）降解約98%，代謝特征分析表明其代謝DNTS的生物學機制為硝基還原作用，進一步利用紫花苜蓿的生長脅迫試驗驗證了B. altitudinis D47具有顯著減輕DNTS毒性的功能。該成果發表于環境科學與生態學一區SCI期刊Journal of Cleaner Production，題為“Screening of Bacillus altitudinis D47 from TNT red water-contaminated soil for highly dinitrotoluene sulfonate efficient biodegradation”。

　　為了解析該菌株代謝DNTS的分子機制，研究人員對該菌株進行了全基因組測序，結果顯示B. altitudinis D47菌株的基因組全長3.81 Mb；通過脅迫轉錄組分析發現該菌株中的多個硝基還原酶（Nitroreductase, NR）在DNTS脅迫條件下顯著上調。進一步體外酶活分析表明這些NRs在DNTS降解過程中發揮重要作用。另外，研究人員選擇紫花苜蓿作為研究材料，分別使用添加和未添加B. altitudinis D47的含DNTS平板對紫花苜蓿幼苗處理分析，結果顯示添加B. altitudinis D47后，DNTS對紫花苜蓿根伸長和生物量的抑制效應顯著降低。上述研究表明B. altitudinis D47不但可以作為微生物菌劑與植物一起用于“TNT紅土”修復，而且B. altitudinis D47中含有的硝基還原酶基因資源也可以用于植物基因工程，從而賦予修復植物更高的DNTS降解效率。因此該微生物菌株與微生物基因資源的綜合利用，有望為今后“TNT紅土”的高效生物修復提供新的途徑。 

　　青島能源所/山東能源研究院能源作物分子育種研究組博士后蘇昆龍和已畢業碩士生汪燕為該論文共同第一作者，付春祥研究員和吳振映副研究員為共同通訊作者。青島能源所咸漠研究員、張海波研究員、門瀟副研究員、劉美鳳助理研究員和劉雨辰工程師也參與了該研究工作。該工作獲得國家自然基金面上項目（32270390）和中國科學院青年創新促進會（2019213）的支持。 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137103 

　　Kunlong Su#, Yan Wang#, Yuchen Liu, Meifeng Liu, Xiao Men, Haibo Zhang, Mo Xian, Zhenying Wu*, Chunxiang Fu*. (2023). Screening of Bacillus altitudinis D47 from TNT red water-contaminated soil for highly dinitrotoluene sulfonate efficient biodegradation. Journal of Cleaner Production, doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137103.