近日，kaiyun体育手机版登录官网植物保护学院/绿色农药全国重点实验室金丰良/许小霞团队在Journal of Cleaner Production（中科院一区Top，影响因子10.7）发表了关于异恶臭假单胞菌Pa_12降解尼古丁机制与应用的研究论文。该研究通过多组学分析明确了Pa_12的系统分类与代谢特性，发现在pH 7、30°C条件下该菌株具有高效尼古丁降解能力。实验表明，Pa_12可在烟草叶片成功定殖，促进植物生长并显著降低尼古丁含量。LC-MS/MS分析揭示其通过一条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。该研究为烟草废弃物的绿色处理与烤烟品质提升提供了新思路，在环境修复与可持续农业领域具有重要应用潜力。
烟草种植是全球农业经济的重要组成部分，尤其在中国和古巴等国家具有关键地位。烟草的经济价值高度依赖其感官品质，后者受尼古丁、总糖、还原糖、总氮、蛋白质及钾含量等化学成分的综合影响。尼古丁是烟叶品质的核心调控因子：含量过低会减弱风味，过高则影响工业适用性。因此，精准调控烟叶尼古丁水平并高效处理尼古丁废弃物，对保障环境安全与提升产品质量至关重要。
微生物降解尼古丁是一种绿色、高效的生物转化策略，可显著降低烟草及衍生产品中的尼古丁含量，并实现烟草废弃物的解毒与可持续管理。不同微生物通过多种代谢途径参与该过程：如恶臭假单胞菌通过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等酶催化同类反应；农杆菌属则采用吡啶-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，其降解过程中产生的中间产物如6-羟基-3-琥珀酰吡啶和2,5-二羟基吡啶（2,5-DHP）在农业和医药领域具广泛应用潜力。2,5-DHP是合成5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）的关键前体，后者用于植物生长调节、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。现有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仍较为有限。
本研究分离得到一株异恶臭假单胞菌（Pseudomonas alloputida）Pa_12，具备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，规避了有害副产物的产生。Pa_12能够在烟叶中有效定殖，显著降低尼古丁含量、改善感官品质并促进植株发育。该研究为烟叶尼古丁降解提供了新策略，也为推进烟草可持续种植与废弃物绿色处理提供了技术支撑。
kaiyun体育手机版登录官网植物保护学院/绿色农药全国重点实验室为本论文的第一完成单位。博士研究生李昂与博士后张杰为共同第一作者，许小霞教授与金丰良教授为共同通讯作者。研究团队还包括庞锐副教授、博士后Junaid Zafar，以及硕士研究生李澳、万子凌和李艳青。本研究由国家自然科学基金和广东省自然科学基金共同资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.146220
文图/植物保护学院
