不动杆菌Tol 5菌株甲苯降解基因簇的鉴定及其水平转移起源解析

本文首次在粘附性极强的Acinetobacter sp. Tol 5中发现与恶臭假单胞菌(P. putida)高度相似的tod基因簇，通过基因组学、转录组学和基因敲除实验证实该TOD途径是菌株降解甲苯/苯的关键代谢通路，其水平转移起源的发现为开发新型固定化生物催化剂提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究在Tol 5菌株中发现与P. putida高度相似的甲苯降解基因簇(tod)，其独特的水平转移特征为不动杆菌属的代谢进化提供了新见解。

Toluene degradation genes of Tol 5

通过基因组比对，在Tol 5中鉴定出包含12个基因的tod簇（todF/C1/C2/B/A/D/E/G/I/H/S/T），其基因排列与P. putida高度保守。值得注意的是，该基因岛周围存在逆转录酶、整合酶等转座元件（图1），暗示其可能通过水平基因转移获得。

Discussion

实验证实ΔtodC1突变体完全丧失甲苯/苯降解能力（图3-4），而ΔfadL2突变体仍保持活性，表明双加氧酶大亚基TodC1是TOD途径的核心组分。系统发育分析显示该基因簇在不动杆菌属中极为罕见，其嵌合式结构（含IS元件和调控基因todS/T）进一步支持水平转移假说。这些发现为开发基于Tol 5的固定化生物催化剂提供了关键靶点，其强粘附特性与完整TOD途径的结合，在芳香化合物生物修复领域具有独特优势。