全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(5): 783−789 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家自然科学基金项目(30671183)
作者简介: 王绘砖(1981–), 女, 博士研究生, 主要从事分子遗传学研究。
*
通讯作者(Corresponding author): 陈德富(1965–), 男, 博士, 教授, 博士生导师。E-mail: chendefu@nankai.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-07-26; Accepted(接受日期): 2007-10-21.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00783
转阿特拉津氯水解酶基因烟草的获得及其生物降解能力分析
王绘砖 陈喜文 王永芹 蔡宝立 陈德富*
(南开大学生命科学学院, 天津 300071)
摘 要: 阿特拉津氯水解酶(AtzA)能有效催化有毒的阿特拉津脱氯生成无毒的羟基阿特拉津。本文将来自假单胞菌
ADP的atzA-ADP和来自节杆菌AD1 的atzA-NK分别插入Ti载体pBin438, 构建了atzA植物表达载体pBin438-atzA- ADP
和pBin438-atzA-NK。并通过农杆菌介导法将其转入烟草, 经基因组PCR筛选及RT-PCR分析, 获得 16 株转atzA-ADP
烟草株系和 11株转atzA-NK烟草株系。在含 150 mg L−1阿特拉津的 1/2MS培养基上生长 50 d时, 株系 401的降解能
力最高, 达 79.26%, 远高于野生型烟草的 0.47%, 说明转基因烟草可用于建立阿特拉津残留环境的植物修复系统。
关键词: 阿特拉津氯水解酶; 转基因; 农杆菌介导法; 烟草; 阿特拉津降解能力
Obtainment of atzA-Transgenic Tobacco Plants and Analysis of Their
Phytoremediation Capability
WANG Hui-Zhuan, CHEN Xi-Wen, WANG Yong-Qin, CAI Bao-Li, and CHEN De-Fu*
(College of Life Sciences, Nankai University, Tianjin 300071, China)
Abstract: Atrazine (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamno-1,3,5-triazine) is a wildly used herbicide in the world for control-
ling broad-leaf weeds in corn and sugarcane. However, atrazine is degraded slowly in the environment with an average half-life
ranging from 4 to 57 weeks, and has been detected in soil as well as in ground and surface water in several countries. Atrazine
chlorohydrolase (AtzA) catalyses the hydrolytic dechlorination and detoxification of atrazine to hydroxyatrazine, a non-herbicidal
and non-toxic substance and is more strongly sorbed to soil than atrazine. In the present paper, atzAs were amplified from pMD4
plasmid (containing atzA-ADP) and pET21b-atzA-NK plasmid (containing atzA-NK), and inserted into plant expression plasmid
pBin438. The recombinant plasmid was successfully introduced into tobacco leaf disks by Agrobacterium-mediated transforma-
tion and 136 plantlets were regenerated from selected medium contained 20 mg L−1 kanamycin and 150 μg mL−1 atrazine, and
then were subjected to analyses of PCR and RT-PCR. The PCR using primers atzA-7/atzA-2, atzA-5/atzA-8, and atzA-7/atzA-8,
which are specific for atzA, revealed that 42 of 72 (58.3%) pBin438-atzA-ADP and 38 of 64 (59.4%) of pBin438-atzA-NK regen-
erated plants were transgenic, respectively. Further RT-PCR indicated that 38.1% (16 of 42) of atzA-ADP and 28.9% (11 of 38) of
atzA-NK, expressed AtzA in transgenic tobacco plants, respectively. After 50 days’ growth on 1/2MS medium contained 150 mg
L−1 atrazine, the transgenic plants degraded a large amount of atrazine presented in the medium with degrading as high as 79.26%
in line 401, whereas 0.47% in the wild type. These results indicated that the transgenic tobacco plants can catalyze atrazine effi-
ciently.
Keywords: Atrazine chlorohydrolase (AtzA); Transgenic; Agrobacterium-mediate transformation; Tobacco; Phytoremediation
capability of atrazine
除草剂的使用已成为当今农田有效控制杂草 ,
提高农作物产量与质量, 发展农业生产的一项基本
措施。阿特拉津(Atrazine), 商品名莠去津, 是一种世
界范围内广泛使用的三嗪类除草剂, 在为农业生产
发挥积极作用的同时, 也对农业环境造成严重的污
染。我国从 20 世纪 80 年代初开始广泛使用阿特拉
津, 而且使用量有年增 20%的趋势[1]。阿特拉津在土
壤中的残留时间长(其半衰期为 244 d)、污染范围广
(水环境、土壤、大气), 对后茬敏感作物如小麦、玉
米等的生长造成严重破坏[2-3]。2005 年Gammon等[4]
784 作 物 学 报 第 34卷

发现阿特拉津对人和动物可能有致癌作用, 将其列
入环境荷尔蒙(内分泌干扰剂)可疑物质。阿特拉津污
染严重的土壤及地下水和地表水中, 其浓度远远超
过 3 μg L-1最大允许值[5]。因此阿特拉津污染环境的
生物修复已成为目前急需解决的实际问题。
1995年Mandelbaum等[2]从阿特拉津污染土壤中
分离到一株能以阿特拉津为唯一氮源的假单胞菌
ADP株。此后阿特拉津生物降解的分子生物学研究
取得了惊人发展。de Souza等[6-7]分离出了阿特拉津
代谢相关质粒pADP-1, 并测定了其全长序列, 发现
其上 6 个基因编码的酶通过 6 步生化反应将阿特拉
津最终降解为NH3和CO2。阿特拉津降解代谢的第一
个酶为 474 个氨基酸残基组成的阿特拉津氯水解酶
(Atrazine chlorohydrolase, AtzA, E.C.3.8.1.8), 能将
有毒的阿特拉津水解脱氯成无毒的羟基阿特拉 津
[8]。2003 年, 本实验室Cai等[9]从农药厂废水中也分
离到了以阿特拉津为唯一氮源生长的节杆菌AD1 株,
并从中克隆到 atzA。比较发现 , 位于 pADP-1 的
atzA(命名为 atzA-ADP)与AD1 株的 atzA(命名为
atzA-NK)在第 832 位上仅存在一个碱基差异, 即编
码产物的第 278 位分别为缬氨酸(atzA-ADP)和甲硫
氨酸(atzA-NK)[10]。
近年来, 在研究阿特拉津生物降解机制和代谢
途径的同时, 也开展了降解菌对阿特拉津污染进行
修复的研究[5]。但由于缺乏对降解菌大规模培养技
术及施用技术的研究, 致使该修复系统没能得到广
泛应用[11]。而且, 降解菌的施用将不可避免地破坏
土壤微生物的种群结构, 可能打破微生物的协同或
拮抗关系, 由此将产生更为严重的后果, 对土壤环
境将再次造成另一形式的污染。
20世纪 90年代以来, 植物修复成为环境污染治
理研究领域的一个前沿性课题。由于其具有成本低、
不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优
点, 因此利用抗性基因解毒机制, 构建高效去除污
染物的转基因植物, 是植物修复系统的一个重要研
究方向。2001年, Hannink等[12]将硝基还原酶基因转
入烟草, 使烟草对爆炸残留物TNT的耐受能力提高
了 10倍, 降解速度提高 2倍。Doty等[13]将人的p450
2E1 基因(编码一种细胞色素氧化酶)转入烟草后发
现, 转基因植株对三氯乙烯的降解速度提高 640倍。
第一个开展植物转atzA研究的是美国明尼苏达大学
[14], 他们于 2002 年获得了转atzA苜蓿, 但苜蓿根系
不发达, 生物降解效果差, 因此不适合用作污染环
境治理的植物修复系统。2004 年, 王松文等[15]将来
源于节杆菌AD1 菌株的atzA用农杆菌介导法转化水
稻愈伤组织, 产生了抗阿特拉津的转基因水稻, 但
水稻的种植受地域和环境的影响, 且水稻是重要的
粮食作物, 能与之杂交的植物种类繁多, 因此不仅
生物修复效果差, 而且难以获得环境释放许可, 不
适合用作污染环境治理的植物修复系统。2005 年,
Wang等[16]将来自假单胞菌ADP菌株的atzA进行改良,
使之改变成植物偏爱的密码子, 以有利于细菌基因
在植物中的表达; 并将改良基因p-atzA转入拟南芥、
苜蓿和烟草得到了抗阿特拉津的转基因植株。本文
拟通过农杆菌介导法将atzA-ADP和atzA-NK转入烟
草 , 获得转atzA烟草 , 推进我国日益严峻的阿特拉
津污染农田的治理工作。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植物材料 烟草(Nicotiana tabacum L. cv.
Samsum)种子经 0.1% HgCl2消毒 10 min后用无菌水
漂洗 3~5次, 接种于 1/2 MS培养基上, 于(25±3)℃、
54 μmol m−2 s−1光照 12 h /黑暗 12 h下培养, 取其幼
叶为材料开展试验。
1.1.2 菌株与质粒 大肠杆菌DH5α-FT和质粒
pET21b-atzA-NK[10](含atzA-NK)为本实验室保存。农
杆菌LBA4404 由南开大学王宁宁教授赠送。携有Ω
增强子、双 35S启动子及Nos终止子的高表达植物载
体 pBin438 由南开大学李明刚教授赠送。质粒
pMD4[7](含atzA-ADP)为美国Minnesota大学Michael
Sadowsky教授惠赠。
1.1.3 试剂 根据atzA-ADP和atzA-NK序列及质
粒pBin438 多克隆位点序列, 设计扩增全长基因的
引物 , 上游为 atzA-7 (5′-CGCGGATCCATGCAAA
CGCTCAGCATCC-3′, 下划线为BamH I酶切位点),
下 游 为 atzA-8 (5′-ACGCGTCGACCTAGAGGCTG
CGCCAAGC-3′, 下划线为Sal I酶切位点), 理论扩
增长度为 1 444 bp。另根据atzA-ADP和atzA-NK序列,
设计了 2 条检测用引物 , atzA-2 (序列为 5′-AA
AACTGCAGACGCTCATCCAAGAGT-3′, 与 atzA-7
联用 , 理论扩增长度为 832 bp), atzA-5 (序列为
5′-CAGATCAGTATCATGGCACG-3′, 与atzA-8联用,
理论扩增长度为 843 bp)。引物合成由北京三博远志
生物技术有限责任公司完成。
RNAultra总RNA提取试剂盒购自Qiagen公司,
第 5期 王绘砖等: 转阿特拉津氯水解酶基因烟草的获得及其生物降解能力分析 785


SuperScriptTM II RNase H− Reverse Transcriptase购
自Invitrogen公司, rTaq DNA聚合酶、Ex Taq DNA
聚合酶、dNTPs、BamH I、Sal I、T4 DNA连接酶
等购自宝生物工程(大连)有限公司, 95%纯度的阿
特拉津购自张家口农药厂 , 头孢霉素购自Sigma
公司, 卡那霉素购自Bio Basic Inc.公司, 酵母抽
提物与蛋白胨购自OXOID公司, 二氯甲烷为国产
色谱纯, 其他试剂均为国产分析纯。
1.2 方法
1.2.1 植物表达载体pBin438-atzA-ADP和pBin438-
atzA-NK的构建 分别以pMD4 和pET21b-atzA-
NK为模板, 以atzA-7/atzA-8为引物, 扩增atzA- ADP
和atzA-NK全长片段。100 μL扩增体系中含 10 ng
μL−1模板DNA 3 μL、2.5 mmol L−1 dNTP 8 μL、10
μmol L−1各引物 1.2 μL及 5 U L−1 Ex Taq DNA聚合酶
0.5 μL。94℃预变性 5 min后, 94℃变性 40 s, 58℃退
火 32 s, 72℃延伸 110 s, 40个循环。PCR产物纯化后
用BamH I和Sal I双酶切, 电泳回收目的片段。回收
的片段与经同样限制性内切酶消化的pBin438 大片
段于 16℃下过夜连接, 连接产物转化进DH5α-FT。
PCR及BamH I/Sal I双酶切法筛选大肠杆菌转化子,
其阳性重组子分别命名为 pBin438-atzA-ADP和
pBin438-atzA-NK。然后经冻融法分别将其质粒转化
进农杆菌LBA4404 感受态细胞, PCR法筛选阳性农
杆菌转化子。
1.2.2 烟草叶片不定芽再生体系的建立及农杆菌介
导的遗传转化 取 60 d龄无菌实生苗幼叶, 剪成
0.5 cm×0.5 cm的叶盘, 接种到不同激素培养基上诱
导不定芽分化, 30 d后统计结果, 筛选激素种类及浓
度最佳的分化培养基。
剪取同样大小的叶盘 , 浸泡在含有重组质粒
pBin438-atzA-ADP 或 pBin438-atzA-NK 的 农 杆 菌
LBA4404菌液中。20 min后取出接种到 1/2MS固体
培养基上, 25℃暗培养 4 d后转至 500 mg L−1头孢霉
素水溶液中以除去表面残留农杆菌。10 min后转接
至含 20 mg L−1卡那霉素和 150 μg mL−1阿特拉津的
最佳分化培养基上培养以分化不定芽。30 d后, 剪取
株高 2 cm以上的不定芽接种到 1/2MS固体培养基上
诱导根分化。
1.2.3 转atzA植株的基因组PCR筛选及RT-PCR检测
按修改的CTAB法 [17]提取各抗性筛选植株的叶片基
因 组 DNA, 分 别 用 引 物 对 atzA-7/atzA-8 、
atzA-7/atzA-2 和 atzA-5/atzA-8 进行PCR筛选。除
DNA聚合酶换用成rTaq DNA聚合酶外, 其他PCR体
系及条件同 1.2.1。
对基因组PCR鉴定为阳性的株系 , 用RNAultra
试剂盒提取叶片总 RNA, 以 atzA-8 为引物、
SuperScriptTM II RNase H− Reverse Transcriptase为反
转录酶将其RNA反转录成cDNA。然后以所得cDNA
为模板, 分别以atzA-7/atzA-2和atzA-5/ atzA-8为引
物对进行PCR检测分析。PCR体系为 15 μL, 含 10 ng
μL−1 cDNA 2 μL、2.5 mmol L−1 dNTP 1.2 μL、10 μmol
L−1各引物 0.18 μL、10×PCR缓冲液 1.5 μL及 5 U L−1
rTaq DNA聚合酶 0.15 μL。94℃预变性 5 min后, 94℃
变性 40 s, 54℃退火 32 s, 72℃延伸 90 s, 40个循环。
1.2.4 转atzA株系的阿特拉津降解能力分析 对
RT-PCR鉴定为阳性的转基因株系 , 取相同大小(约
0.15 g)不定芽, 接种到 50 mL含 150 mg L−1阿特拉津
的 1/2MS培养基上培养。50 d后, 取残留培养基 5 g
加至 20 mL二氯甲烷和水等体积混合的萃取液中,
剧烈振荡 30 min后 15 200×g离心 15 min, 下层(二
氯甲烷层)用于阿特拉津含量分析。参照文献[18]方
法, 使用的气相色谱仪为Agilent Technologies公司的
6890N Network GS System, 相关参数设置为 94 (0 ℃
min)后 30 min℃ −1上升至 240℃, 保持 3 min, 再 5 ℃
min−1上升至 250℃, 保持 2 min; 监测器温度为 290 , ℃
进样孔温度为 250 ; ℃ 氮气流速为 10 mL min−1, 氢气
流速为 3 mL min−1, 空气流速为 60 mL min−1。
根据峰面积计算各转基因株系生长过的培养基
中阿特拉津残留量, 进而计算各转基因株系阿特拉
津的降解能力。以阿特拉津被降解量(初始加入量与
残留量之差)占初始加入量的百分比为该转基因株
系阿特拉津降解能力的数值。设 3~4 次重复, 取平
均值。
2 结果与分析
2.1 植 物 表 达 载 体 pBin438-atzA-ADP 和
pBin438-atzA-NK的构建
用引物 atzA-7/atzA-8 从携有 atzA-ADP 的质粒
pMD4和携有 atzA-NK的质粒 pET21b-atzA-NK中扩
增出 atzA全长基因。经 0.7%琼脂糖凝胶冻融法回收
后用 BamH I/Sal I 双酶切, 再与经同样限制性内切
酶双酶切的 pBin438 大片段连接后, 转化进大肠杆
菌 DH5α-FT。质粒 PCR法和 BamH I/Sal I双酶切法
筛选重组子(图 1), 并将其阳性重组子分别命名为
pBin438-atzA-ADP 和 pBin438-atzA-NK, 然后用冻
融法分别转化进农杆菌 LBA4404。

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图 1 植物表达载体 pBin438-atzA-ADP和 pBin438-atzA-NK的
PCR和酶切鉴定
Fig. 1 PCR and restriction profile of the plant expression
plasmid pBin438-atzA-ADP and pBin438-atzA-NK
M：λ/EcoT14IDNA分子量标准; 1~5：引物对 atzA-7/atzA-8扩增
片段; 6~8：BamH I/Sal I双酶切; 1、2和 7：pBin438-atzA-ADP; 3、
4和 8：pBin438-atzA-NK; 5：pMD4; 6：pBin438。箭头示 1.4 kb
的目的片段。
M: λ/EcoT14Idigest DNA marker; 1–5: fragment amplified with
primer atzA-7/atzA-8; 6–8: digestions with BamH I/Sal I; 1, 2, and
7: pBin438-atzA-ADP; 3, 4 and 8: pBin438-atzA-NK; 5: pMD4; 6:
pBin438. Arrows indicate the 1.4-kb target fragment.

2.2 转 atzA抗性植株的获得
对影响烟草叶片分化的激素种类及浓度进行了
研究(表 1)。结果显示, 培养 30 d时, 在含 6-BA培
养基上分化的芽点数明显高于含KT培养基上分化
的, 其中 4号培养基(MS+1.0 mg L−1 6-BA+1.5 mg
L−1 IAA)诱导的芽点数达每片叶 200个, 且无玻璃化
现象发生。继续培养发现, 4号培养基上分化的芽点
不用转接即可发育成完整不定芽, 是最合适的不定
芽分化培养基。待 4号培养基上的芽点长至 2 cm高
时, 将其剪下转至 1/2MS培养基上, 7 d后即可分化
出不定根, 20 d后即长成 10~15 cm高的完整植株。
将野生型烟草叶片分别培养在含阿特拉津 1、
10、20、50、80、100、150和 200 μg L−1的 4号培
养基上, 30 d后统计不定芽数。结果发现, 当阿特拉
津浓度低于 100 μg mL−1时, 叶片上均分化出不定芽,
但芽点数明显少于未加阿特拉津的, 并随着阿特拉
津浓度的增加, 叶片上分化的芽点数逐渐减少。当
阿特拉津高于 150 μg mL−1时, 不定芽的分化完全被
抑制。因此本文选用 150 μg mL−1阿特拉津为转atzA
烟草的筛选浓度。
用农杆菌介导法转化烟草叶盘, 在 20 mg L−1卡
那霉素和 150 μg mL−1阿特拉津的筛选培养基上, 共
获得 72株转atzA-ADP不定芽和 64株转atzA-NK不定
芽(表 2)。

表 1 不同培养基诱导不定芽的比较
Table 1 Comparison of different culture mediums for shoot induction
编号
Number
培养基配方
Formula of culture medium
每片芽点数目
Number of shoots per leaf
芽点状态
Shoots performance
1 MS+0.5 mg L−1 6-BA+0.5 mg L−1 IAA 100 褐化, 发育抑制 Browning, developing inhibited
2 MS+1.0 mg L−1 6-BA+0.5 mg L−1 IAA 200 玻璃化, 发育缓慢 Vitrification, developing slowly
3 MS+1.0 mg L−1 6-BA+1.0 mg L−1 IAA 200 玻璃化, 发育缓慢 Vitrification, developing slowly
4 MS+1.0 mg L−1 6-BA+1.5 mg L−1 IAA 200 绿色, 生长快 Green, growing fast
5 MS+1.0 mg L−1 KT+0.5 mg L−1 IAA 100 叶状胚, 微发黄 Foliaceous embryo, etiolating
6 MS+1.0 mg L−1 KT+1.0 mg L−1 IAA 0 －
7 MS+1.0 mg L−1 KT+1.5 mg L−1 IAA 0 －

表 2 农杆菌转化烟草叶盘获取的抗性筛选植株
Table 2 The resistant plantlets regenerated from leaf disks
transformed by Agrobacterium-mediated transformation
基因来源
Gene resource
试验批次
Experiment
batches
用于转化
的叶盘数
Number of leaf
disks used for
transformation
不定芽数
Number of
regenerated
plantlets
1 16 36
2 12 16
3 12 20
atzA-ADP
总数 Total 40 72

1 16 30
2 12 17
3 12 17
atzA-NK
总数 Total 40 64
2.3 转 atzA烟草植株的基因组 PCR检测
抗性筛选获得的 136 个不定芽经生根诱导再生
成完整植株。用 CTAB法提取叶片基因组 DNA, 以
此为模板 , 分别用 3 对引物 atzA-7/atzA-8、
atzA-7/atzA-2 和 atzA-5/atzA-8 进行基因组 PCR 检
测。结果显示, 72 株 atzA-ADP 转化株中的 42 株
(58.3%), 64 株 atzA-NK 转化株中的 38 株(59.4%)扩
增出预期的特异带(图 2), 而野生型烟草未扩增出该
特异带 , 表明 atzA 已整合到烟草基因组中。转
atzA-ADP阳性株分别命名为 401、402、403、404⋯⋯,
转 atzA-NK 阳性株分别命名为 701、702、703、
704⋯⋯。
第 5期 王绘砖等: 转阿特拉津氯水解酶基因烟草的获得及其生物降解能力分析 787




图 2 抗性筛选植株的基因组 PCR检测
Fig. 2 PCR analysis of the resistance-selected plants
M：λ/EcoT14 I DNA分子量标准; 1：野生型; 2~9：分别为转基因植株
401、402、403、404、701、702、703和 704以 atzA-7/atzA-8为引物
的扩增片段; 10：pBin438-atzA-ADP。箭头示 1.4 kb的目的片段。
M: λ/EcoT14 I digest DNA marker; 1: wild type; 2–9: transgenic
plants 401, 402, 403, 404, 701, 702, 703, and 704, amplified with
atzA-7/atzA-8, respectively; 10: pBin438-atzA-ADP. The arrow
indicates the 1.4-kb target fragment.

2.4 转 atzA烟草植株的 RT-PCR检测
对于基因组 PCR 检测的阳性株, 提取叶片总
RNA, 反转录成 cDNA, 以引物对 atzA-7/atzA-2 和
atzA-5/atzA-8进行 RT-PCR检测。结果显示, 42株转
atzA-ADP植株中的 16株(38.1%), 38株转 atzA-NK植
株中的 11株(28.9%)均扩增出 0.8 kb目的带(图 3), 表
明在这些株系中外源 atzA在转录水平上得到了表达。
2.5 转 atzA烟草株系的阿特拉津降解能力分析
比较了RT-PCR检测呈阳性的 16株转 atzA-ADP
株系、11株转 atzA-NK株系在含阿特拉津培养基上
的生长及对阿特拉津的降解能力。培养 50 d时, 野
生型烟草能少量生根(3~4条), 株高仅为接种时的高
度(2 cm), 叶片白化, 新生叶少(1~2 片); 转 atzA 株
系根系发达, 株高达 4~7 cm, 叶片呈正常绿色, 新
生叶可达 5~8片。
分析转 atzA 烟草株系中的阿特拉津含量, 未发
现明显的阿特拉津吸收峰 , 其累积量在每株
0.02~0.29 mg 之间, 仅占培养基加入量的 0.27%~
3.90%, 表明阿特拉津在烟草株系中几乎不累积。进
一步分析培养基中阿特拉津的残留量(图 4) 可知,



图 3 转 atzA烟草株系的 RT-PCR检测
Fig. 3 RT-PCR analysis of the transgenic tobacco lines
M：λ/EcoT14I DNA分子量标准; 1~11：引物对 atzA-7/atzA-2; 12~22：引物对 atzA-5/atzA-8; 1和 12：野生型; 2~9和 13~20：分别为转
atzA株系 401、402、403、404、701、702、703和 704; 10和 21：pBin438-atzA-ADP; 11和 22：pBin438-atzA-NK。箭头示扩增目的片段。
M: λ/EcoT14Idigest DNA marker; 1–11: amplification with primer atzA-7/atzA-2; 12–22: amplification with primer atzA-5/atzA-8; 1 and 12:
wild type; 2–9 and 13–20: the atzA transgenic lines 401, 402, 403, 404, 701, 702, 703, and 704, respectively; 10 and 21: pBin438-atzA-ADP;
11 and 22: pBin438-atzA-NK. The arrows indicate the target fragment.


图 4 气相色谱法检测培养基中阿特拉津的残留量
Fig. 4 Determination by gas chromatography for the remaining atrazine amount in the medium after cultured transgenic tobacco plants
保留时间为 7.5 min时呈现的峰为阿特拉津峰。A：野生型; B：转基因株系 404。
The peak with the retention time of 7.5 min is for atrazine. A: wild type; B: transgenic line 404.
788 作 物 学 报 第 34卷

野生型烟草的阿特拉津降解能力仅为 0.47%, 而不
同转 atzA 株系的阿特拉津降解能力不同, 编号为
401、402、403、404 的 4 株转 atzA-ADP 株系和编
号为 701、702、703、704的 4株转 atzA-NK株系的
阿特拉津降解能力很强(图 5), 尤其是株系 401 和
404, 其降解量分别达 79.26%和 76.63%, 说明培养
基中的阿特拉津基本被其代谢掉, 具有很强的阿特
拉津生物修复能力, 因此可用于我国日益严峻的阿
特拉津污染环境的生物修复。



图 5 各转 atzA烟草株系阿特拉津降解能力的比较
Fig.5 Comparison of transgenic tobacco lines for their phy-
toremediation capability of atrazine
WT：野生型; 401~704：转基因烟草株系编号。
WT: wild type; 401–704: number of transgenic tobacco lines.
3 讨论
烟草根系发达、生长迅速、生物量大、从土壤
中吸收物质的能力很强, 并且烟草适应性强, 从北
纬 60°到南纬 40°都可种植; 同时烟草作为重要的经
济作物, 在治理环境的同时也可为农民创造可观的
收入。此外, 烟草原产美洲, 中国没有野生烟草, 不
存在 atzA 向野生烟草转移的危险, 目前也没有烟草
与其他物种(包括茄科其他属和种)进行远缘杂交的
报道, 不存在转基因烟草向其他植物转移 atzA 的危
险。因此转基因烟草不会对生态环境及物种进化造
成影响, 很有可能获得环境释放许可。因此, 选择烟
草用于阿特拉津污染环境净化和治理的植物修复系
统是可行的。本文的转基因株系 401 对阿特拉津的
降解在培养 50 d时可达 79.26%, 而野生型烟草对阿
特拉津的降解仅为 0.47%, 阿特拉津在转基因植株
中的累积仅为 0.27%~3.90%, 因此 75%以上的阿特
拉津降解是转基因作用的结果, 即本文获得的转基
因烟草植株对阿特拉津的降解是高效的, 可用于阿
特拉津污染环境的植物修复系统, 这将为我国日益
严峻的阿特拉津污染农田的治理和农业的可持续发
展提供合理有效的解决途径。
4 结论
获得 16 株转 atzA-ADP 烟草株系和 11 株转
atzA-NK 烟草株系。转 atzA-ADP 烟草株系 401 对环
境中的阿特拉津降解最强, 培养 50 d时, 降解程度达
79.26%, 可用于阿特拉津污染环境的植物修复系统。

致谢：感谢 2005 级生物化学专业硕士研究生张明和
2007 届生物科学专业黄晓燕在本工作中的协助。
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