三甲基吲哚是一种广泛存在于人和动物粪便、畜禽养殖废弃物、市政污水等环境中的具有一定生物毒性和强烈粪臭味的氮杂环污染物。生物法去除三甲基吲哚具有绿色高效的特点。目前关于三甲基吲哚的微生物降解虽然有一定研究,但仍存在微生物群落降解三甲基吲哚报道较少、三甲基吲哚降解菌资源相对有限和三甲基吲哚降解机制尚不明晰的问题。基于此,本论文通过驯化获取能够降解三甲基吲哚的菌群,耦合微生物非培养技术和纯培养技术对三甲基吲哚降解过程及功能基因进行探究,以期为三甲基吲哚的环境转化行为和生物修复提供参考。本论文从市政污泥出发,通过长期驯化,最终获得以三甲基吲哚为唯一碳源生长,且可在10 h之内有效去除80 mg/L三甲基吲哚的微生物菌群。宏基因组测序表明,菌群中红球菌Rhodococcus和假单胞菌Pseudomonas是主要的细菌组成,分别占比8.39%和4.85%。宏转录组测序结果显示Rhodococcus和Pseudomonas的比例为34.69%和10.48%,表明这两个菌属在三甲基吲哚降解中发挥重要作用。基因组分箱获得包括红球菌在内的保留完整性高达90%、污染程度低于10%的8个基因组,功能基因分析发现环羟化酶和黄素加氧酶可能参与三甲基吲哚上游代谢,同时多个邻苯二酚2,3-双加氧酶和邻苯二酚1,2-双加氧酶基因具有较高表达量,暗示三甲基吲哚降解下游可能为邻苯二酚途径。从驯化的菌群出发,经多次平板涂布,最终分离获得10株纯菌,三甲基吲哚降解实验表明其中一株具有高效的三甲基吲哚降解能力,16S r RNA基因序列分析表明该菌为红球菌,命名为Rhodococcus sp.DMU1。菌株DMU1能够利用多种不同的芳香化合物作为底物生长,在降解三甲基吲哚时,最适温度为30-35°C,酸性条件对降解的抑制大于碱性,在接近中性时降解效果最好,Zn2+、Mn2+和Cu2+对降解过程有一定抑制作用。对Rhodococcus sp.DMU1进行基因组测序,基因组全长68385256 bp,包括一个基因组和一个质粒,基因组序列与宏基因组拼接获得的Bin39相似性超过99%。基因组比对表明菌株DMU1为Rhodococcus属aetherivorans种。粗酶实验表明菌株DMU1降解三甲基吲哚时邻苯二酚1,2-双加氧酶发挥作用。通过基因组分析发现菌株含有cat20745和cat25170这2个邻苯二酚1,2-双加氧酶基因。成功将这两个基因在大肠杆菌中异源表达,并通过镍柱纯化获得纯酶。酶活实验表明,Cat25170和Cat20745对邻苯二酚的Km分别是6.62μM和9.96μM,kcat分别是18.15 s-1和12.36 s-1,RT-q PCR进一步表明,在三甲基吲哚的诱导下cat25170发生上调表达,cat20745的表达无显著变化,表明cat25170基因在菌株DMU1降解三甲基吲哚时发挥作用。本论文研究通过三甲基吲哚作为唯一碳源驯化获得能够高效降解三甲基吲哚的菌群,利用宏组学和微生物纯培养技术揭示了菌群降解三甲基吲哚的功能菌属和基因,并且筛选到菌群中发挥主要功能的菌株Rhodococcus sp.DMU1,解析了菌株的基因组信息和三甲基吲哚中心代谢途径,为三甲基吲哚的生物修复及降解机制研究提供参考。