吉林农业大学-TOP期刊(JHM)论文||内生菌NS8的“三重防御”:谷胱甘肽扛伤、生物膜驻守、脲基甲酸水解酶断键,72小时剿灭81%烟嘧磺隆

导语

环境科学与生态学期刊Journal of Hazardous Materials（影响因子=11.3，中科院1区TOP期刊）近日刊发题为“Elucidating the molecular mechanisms underlying nicosulfuron degradation by Serratia sp. NS8 through multi-omics analysis”的论文。

该研究系统揭示沙雷氏菌NS8通过“抗氧化防御-群体行为-酶催化”三重协同机制降解烟嘧磺隆，明确atzF基因编码的脲基甲酸水解酶（AH）是磺酰脲桥断裂的核心功能蛋白。

文章信息

烟嘧磺隆是玉米田主流磺酰脲类除草剂，其环境残留威胁后茬作物安全。

该研究从抗性稗草中分离得到高效内生降解菌Serratia sp. NS8，72小时可降解81.4%的50 mg/L烟嘧磺隆。通过多组学联用与基因编辑验证，解析其分子机制：抗氧化层：激活以谷胱甘肽（GSH）为核心的抗氧化系统，消耗GSH清除活性氧，同步重构膜脂质（甘油三酯积累）与能量代谢（嘌呤核苷酸消耗）缓解胁迫；群体行为层：群体感应调控基因bssS通过增强运动性与生物膜形成，提升菌体定殖与底物接触效率，敲除后降解率下降15.1%；酶催化层：关键功能蛋白脲基甲酸水解酶（AH）由atzF基因编码，通过分子对接（结合能-7.9 kcal/mol）与100 ns分子动力学模拟证实其稳定性，可特异性水解磺酰脲桥，生成2-氨基-4,6-二甲氧基吡啶（ADMP）。

该研究为磺酰脲类除草剂污染的生物修复提供了“菌株-基因-酶”全链条解决方案。

图1（菌株鉴定与降解动力学）：SEM显示NS8为杆状；16S rRNA系统发育树将其鉴定为沙雷氏菌属；生长曲线与降解动力学显示12小时进入对数期，60小时降解达峰值，72小时趋于饱和（81.4%）。

该研究最大亮点在于多维度机制解析：从全基因组潜力、代谢组应激响应、蛋白质组功能调控到基因/蛋白水平的反向验证，完整阐明NS8的“防御-适应-降解”协同网络。特别是首次在沙雷氏菌中发现atzF同源基因编码的磺酰脲水解酶，突破了该类除草剂微生物降解的关键酶机制认知。