在国家自然科学基金等项目资助下，华南农业大学植物保护学院金丰良/许小霞团队通过多组学分析，明确了异恶臭假单胞菌Pa_-12的系统分类与代谢特性，系统解析了其降解尼古丁的新机制。相关成果近日发表于《清洁生产杂志》（Journal of Cleaner Production）。

异恶臭假单胞菌分离、作用离体烟碱以及活体烟草示意图。金丰良/许小霞团队供图

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烟草种植在全球农业经济中占据重要地位，在中国和古巴等国家尤为关键。烟草的经济价值取决于其感官品质，而感官品质受尼古丁、总糖、还原糖、总氮、蛋白质及钾含量等化学成分的综合影响。其中，尼古丁是烟叶品质的核心调控因子：含量过低会削弱风味，过高则影响工业适用性。因此，精准调控烟叶尼古丁水平、高效处理尼古丁废弃物，对保障环境安全、提升产品质量意义重大。

微生物降解尼古丁是一种绿色、高效的生物转化策略，既能降低烟草及衍生产品中的尼古丁含量，又能实现烟草废弃物的解毒与可持续管理。不同微生物参与尼古丁降解的代谢途径多样：恶臭假单胞菌通过nox、pnao、sapd、spmABC、iso、nfo、hpo和ami等基因簇，将尼古丁转化为富马酸并进入三羧酸循环；节杆菌属利用ndh、6hlno等酶催化吡啶途径降解反应；农杆菌属采用吡啶-吡啶杂合途径，依次生成6-羟基假氧化尼古丁、6-羟基-3-琥珀酰吡啶，最终产生富马酸。

假单胞菌属作为植物根际促生菌，生态安全性高，其降解中间产物如6-羟基-3-琥珀酰吡啶和2,5-二羟基吡啶（2,5-DHP）在农业和医药领域应用潜力巨大。2,5-DHP是合成5-氨基乙酰丙酸的关键前体，后者可用于植物生长调节、癌症治疗和血红素合成；而吡咯途径的终产物马来酰胺和马来酸则可能带来潜在健康风险。目前，尼古丁降解技术主要聚焦于微生物接种废弃物、污染土壤修复及人体肠道菌群研究，在烟叶微生物降解烟碱方面的研究相对较少。

该研究分离得到一株异恶臭假单胞菌Pa_-12，具有中等尼古丁降解能力。与同类菌株不同，Pa_-12通过吡咯途径将尼古丁转化为2,5-DHP，避免了有害副产物产生。Pa_-12能在烟叶中有效定殖，显著降低尼古丁含量、改善感官品质并促进植株发育。研究发现，在pH 7、30°C条件下，Pa_-12菌株具备高效尼古丁降解能力。实验显示，Pa_-12可在烟草叶片成功定殖，促进植物生长，显著降低尼古丁含量。LC-MS/MS分析表明，该菌株通过新型代谢途径将尼古丁转化为2,5-二羟基吡啶，避免了传统途径中有害副产物的生成。

论文共同作者金丰良表示，该研究为烟叶尼古丁降解提供了新策略，也为烟草可持续种植与废弃物绿色处理提供了技术支撑。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.146220