转录后基因沉默(post-transcriptional gene siencing，PTGS)是生物界广泛存在的一种基于RNA水平的基因表达调控机制。目前普遍认为转录后基因沉默的发生依赖于基因间序列的同源性，因此也称之为序列同源性依赖的基因沉默(Homology-dependent gene silencing，HDGS)。本实验通过农杆菌注射法研究异源基因诱导转基因植株发生基因沉默的现象，并初步探讨了异源基因诱导转录后基因沉默的机理。　　 本研究以转部分修饰的绿色荧光蛋白(mGFP5)基因本氏烟草(Nicotianabenthamiana)16c为材料，使用两个来源于苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)Bt毒蛋白基因(δ-endotoxin gene)作为干扰基因，其中一个为含有大量植物稀有密码子的野生型crylAc基因(BTW)，另一个为经过人工修饰的植物偏爱密码子优化的crylAc基因(BTM)，上述两个基因编码几乎相同的氨基酸序列。干扰实验结果表明：与同源GFP5基因诱导沉默效率相近(100％)，异源的BTW基因诱导效率高达92％，而BTM基因则不能诱导GFP5基因沉默。Northem Blot分析发现BTW、GFP5基因诱发的系统沉默植株中，GFP5基因mRNA积累水平显著下降，但注射BTM基因的植株中则没有明显变化。small RNANorthern Blot检测结果表明：与同源GFP5基因相同，异源BTW基因诱发的系统沉默植株中也可检测到GFP5 siRNA的存在，但在BTM基因的实验中则没有检测到。这一实验结果在small RNA文库测序中得到进一步证实，结果表明异源BTW基因与同源基因相似，能够诱导产生大量的GFP5 siRNA，分别占总量1.94％和1.95％，且相应的siRNA在GFP5基因上的分布趋势几乎相同，而BTM基因对应的文库中则只检测到极少数的GFP5siRNA，占总量的0.03％。上述结果说明异源基因中大量稀有密码子的存在是诱导转基因烟草内源基因发生转录后基因沉默的关键。　　 定量PCR检测结果表明：与对照相比，同源GFP5基因只能引起内源转基因GFP5 mRNA积累水平的降低，而对其它检测对象没有影响；异源野生BTW基因除了引起内源转基因GFP5 mRNA表达量明显下降外，还能够引起内源高效表达RUBISCO基因mRNA表达量显著下降，但对低丰度表达的ACTIN基因及内源转基因NPTII的mRNA积累水平没有明显影响；与对照相比BTM基因则没有引起上述任何内源基因发生明显变化。　　 此外，为了排除终止子序列同源诱发基因沉默的影响，我们将野生BTW基因的表达结构35S-BTW-Tnos替换成35S-BTW-35SpolyA之后，仍能有效诱发转基因GFP5发生沉默，表明在这个实验中终止子序列对诱导沉默没有影响。同时我们还将BTW基因截成四种不同长度的基因片段来诱导16c烟草，结果表明四种片段都能引起mGFP5基因沉默。　　 另外，我们使用全长密码子优化的人工合成mGFPt基因转化本氏烟草，获得了转基因纯合烟草T28。与对16c烟草诱导效率相比，随着转基因mGFPt稀有密码子数量减少，异源野生BTW基因对T28诱导的效率明显降低，沉默扩散程度也明显减弱，表明异源基因引起的沉默与稀有密码子数量密切相关。　　 综合上述实验结果，本研究证实了异源基因可以诱导转基因烟草内源基因沉默，而且只有含大量植物稀有密码子的野生BTW基因才能诱发沉默。我们把这种现象称之为异源基因诱导的转录后基因沉默(Heterologous gene induced genesilencing，HGIGS)。我们认为高效表达的外源基因在翻译过程中，由于大量稀有密码子的存在造成了细胞内相应的氨酰tRNA相对匮乏，由此导致转译未成熟终止，进而引起模板mRNA断裂产生异常RNA(aberrant RNA，abRNA)，并进入了目前公认的siRNA沉默途径。