高效氟吡甲禾灵(haloxyfop-R-methyl)因在农业中广泛使用导致对环境的污染和生态毒性,因此,分离筛选能降解高效氟吡甲禾灵的菌株并研究其降解机制具有非常重要的理论意义和应用前景。本文从长期受高效氟吡甲禾灵污染的土壤中筛选到1株降解高效氟吡甲禾灵的菌株,根据生理生化特性以及16S rRNA基因系列的系统发育分析,将其鉴定为Rhodococcus sp.ZS-15,系统地研究了其生物学特性和降解特性。菌株ZS-15属于革兰氏阳性细菌,短杆状无鞭毛,菌株在LB培养基上生长缓慢,培养2-3天后菌落边缘齐整;桔黄色,菌落隆起,呈圆形,不透明,表面光滑;硝酸盐还原、淀粉水解、吲哚试验阳性,不能利用柠檬酸。菌株ZS-15为好氧性生长,最适pH为7.0,最适温度为30℃。当NaCl浓度介于1-3%时,菌体生长最好。菌株ZS-15的最适生长碳源为葡萄糖,最适有机氮源为酵母膏,而在无机氮源中,菌株ZS-15对硝酸钾的利用率最高。菌株ZS-15可以在不加外源碳源的情况下降解高效氟吡甲禾灵,但不能够以高效氟吡甲禾灵为唯一碳源进行生长,经36 h的培养,高效氟吡甲禾灵的降解率达到94.5%,菌株ZS-15降解高效氟吡甲禾灵的最适温度为30℃,最适pH值为7.0。菌株ZS-15以及其细胞破碎液(粗酶液)能够在含有高效氟吡甲禾灵(200 mg/L)的固体平板上产生水解圈。通过质谱分析推测了菌株ZS-15降解高效氟吡甲禾灵的途径是断裂酯键生成吡氟氯禾灵(2-[4-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶氧基)苯氧基]丙酸)。构建了菌株Rhodococcus sp.ZS-15的基因组文库,采用鸟枪法成功克隆出一个高效氟吡甲禾灵的酯酶基因harmH。经测序和生物软件分析该基因含840个碱基,编码280个氨基酸,分子量为31 kDa。经NCBI蛋白数据库比对显示:高效氟吡甲禾灵酯编码表达蛋白属于酯(脂肪)酶超家族,与Pseudonocardia sp.P1的α/p-水解酶具有54%的同源性。成功构建了表达质粒pET29a-harmH,实现了酯酶基因在E.coliBL21(DE3)中的融合表达,并用Ni-NTA亲和层析柱纯化HarmH蛋白。HarmH对芳氧苯氧丙酸酯类除草剂中各除草剂催化效率不同,水解速率顺序为:高效氟吡甲禾灵≈禾草灵>精喹禾灵≈精恶唑禾草灵>氰氟草酯。脂链长度影响芳氧苯氧丙酸酯类除草剂的生物降解,脂链越长降解率越低,对具有相同脂链的不同芳氧苯氧丙酸酯类除草剂表现出相似的降解效率,但是芳香烃上取代基对HarmH催化效率影响很小。