通过导入外源基因使植物获得新的性状并能稳定遗传是植物基因工程的最终目的。但是, 根据现在研究结果发现有大量的转基因植株不能正常表达，通常这并不是由于转基因的缺失或突变引起的，而是基因失活的结果。这种失活的现象称为基因沉默。通过近10年来的研究，人们发现了关于基因沉默机制的一些规律，并提出了一些对策。

　　1基因沉默机制

　　外源基因进入细胞核后，会受到多种因素的作用，根据其作用机制和水平不同可分为三种：位置效应（position effect），转录水平的基因沉默(transcriptional gene silencing, TGS)和转录后水平的基因沉默(post-transcriptional gene silencing, PTGS)。

　　a.位置效应是指基因在基因组中的位置对其表达的影响。外源基因进入细胞核后首先整合到染色质上，其整合位点与表达有密切的关系。如果整合到甲基化程度高、转录活性低的异染色质上，一般不能表达；如果整合到甲基化程度低、转录活性高的常染色质上，其表达受两侧DNA序列的影响。植物基因组常是由具有相似GC含量DNA的片段相互嵌合在一起的，外源基因的插入打乱了它们正常的组合。例如，玉米中AI基因的 GC含量为52.5％，而在转AI基因沉默的矮牵牛中，AI基因两侧DNA序列的GC含量分别为26%和23%，明显低于52.5％，另外，AI基因是超甲基化的，但其两侧序列的甲基化程度则不高。在许多其他转基因沉默的植株中也发现了类似现象。这表明生物体可以通过外源基因与其两侧序列GC含量的差别来识别外源基因，激活甲基化酶，使外源序列甲基化而降低其转录活性。

　　b.转录水平的基因沉默是DNA水平上基因调控的结果，主要是由启动子甲基化或导入基因异染色质化所造成的。二者都和转基因重复序列有密切关系。

　　重复序列可导致自身甲基化。外源基因如果以多拷贝的形式整合到同一位点上，形成首尾相连的正向重复(direct repeat)或头对头、尾对尾的反向重复(inverted repeat)，则不能表达。而且拷贝数越多，基因沉默现象越严重。这种重复序列诱导的基因沉默(repeat-induced gene silencing, RIGS)与在真菌中发现的重复序列诱导的点突变（repeat-induced point mutation, RIP）相类似，均可能是重复序列间自发配对，甲基化酶特异性地识别这种配对结构而使其甲基化，从而抑制其表达。此外，重复序列间的相互配对还可以导致自身的异染色质化。其机理可能是异染色质化相关蛋白质识别重复序列间配对形成的拓扑结构，与之结合，并将重复序列牵引到异染色质区，或直接使重复序列局部异染色质！?

　　c.转录后水平的基因沉默是RNA水平基因调控的结果，比转录水平的基因沉默更普遍。特别是共抑制（cosuppression）现象尤是研究的热点。共抑制是指在外源基因沉默的同时，与其同源的内源DNA的表达也受到抑制。转录后水平的基因沉默的特点是外源基因能够转录成mRNA，但正常的mRNA不能积累，也就是说mRNA一经合成就被降解或被相应的反义RNA或蛋白质封闭，从而失去功能。这可能是由于同源或重复的基因表达了过量mRNA的结果。Dawson提出，细胞内可能存在一种RNA监视机制用以排除过量的RNA。当mRNA超过一定的域值后，就引发了这一机制。特异性的降解与外源基因同源的所有RNA。 此外，过量的RNA也可能和同源的DNA相互作用导致重新甲基化(de novo methylation)，使基因失活。

　　上述三种机制并不是独立的，而是相互关联的。基因沉默机制在核酸水平上均是DNA-DNA, DNA-RNA，RNA-RNA相互作用的结果，所以人们认为对基因沉默机制的研究开启了认识DNA水平及RNA水平上调节基因表达的新纪元，并提出了基因免疫，即基因组对外源基因入侵有抵抗能力的新观念。

　　2防止基因沉默的对策克服基因沉默已经成为基因工程的一个重要课题。目前，针对上述基因沉默的机制，初步提出了如下一些对策:

　　a.由于重复或同源序列是基因沉默的普遍诱因，所以在构建表达载体时，应尽量使得所设计的序列与内源序列的同源性较低，以减少或避免配对。另外，选用外源基因插入基因组中拷贝数低的，最好是单拷贝的转基因植株亦可减少重复序列的存在。

　　b.甲基化是基因沉默的直接原因，转基因甲基化的程度与基因沉默的程度成正相关。目前已知用5-氮胞嘧啶处理植株具有很好的抑制甲基化和脱甲基化作用。人们也正在试图在载体上加上有去甲基化功能的序列以防止甲基化。

　　c.实验表明在转基因的侧翼接上核基质结合序列(matrix attachment regions, MAR)会在一定程度上避免位置效应，提高基因的表达。MAR具有限定DNA环的大小，使之成为相对独立的结构功能单位的作用。可能正是由于这一功能，使其起到类似绝缘子的作用使转基因成为相对独立的结构免受周围基因环境的影响。