病毒诱导的植物基因沉默详解
病毒诱导基因沉默的研究进展
基因表达的调控机制 ， 它广泛存在于各种生物 中， 在植物 中称为转录后基 因沉默 （ｏｔｒ ｓ ｉｉ ａ ｇｎ ｐｓｔｎｃｐｏ ｌｅｅ －ａ ｒ ｔｎ
ｓｅｃ ｇ Ｐ Ｇ ） ］病毒诱 导 的基 因沉 默 （ｉ ｓｎ ｕｅ ｅｅｓｅｃｎ ， ＩＳ 属 于 转 录后 的基 因沉 默 ， ｉｎｉ ， Ｔ Ｓ ¨ ． ｌ ｎ ｖ ｕ ｄ ｃｄｇｎ ｉｎｉｇ Ｖ Ｇ ） ｒ ｉ ｌ 指
Ｋｅ ｒｓ ｖｒｓｉ ｕｅ ｅ ｅ ｉ ｎｉｇ（ Ｉ Ｓ ； ｅｔｒ ｆｎｔ ｎ ｅ ｔｉ ｔ ｎ ｙｗｏｄ ： ｉ — ｄ ｃｄｇｎ ｌ ｃ ｅ ｎ ｓ ｅ ｎ Ｖ Ｇ ） ｖｃ ； ｕｃｉ ａ ｉ ｎｉｃ ｉ ｏ ｏｌ ｄ ｆ ａ ｏ
Ｒ Ａ介导 的基 因沉 默 （ Ｎ —ｅｉｔ ｅｅｓｅｃ ｇ 是一 种 通 过 核 酸序 列 特 异 性 的相 互 作 用来 抑制 Ｎ Ｒ Ａｍ ｄａｅ ｇｎ ｉ ｎｉ ） ｄ ｌ ｎ
１ Ｖ ＧＳ类 型 Ｉ
ＶＧ ＩＳ最早 在 Ｒ Ａ病毒 中发 现 ．９５年 ，ｕ ｇｉ ｔ ｌ 在烟 草花 叶病毒 （ ｏａｃ ｏａ ｉ ｓ Ｔ Ｎ １９ Ｋ ｍａａ ｅ ａ Ｔｂｃｏｍ ｓｉｖｕ ， ＭＶ） ｃ ｒ 中插入 一段八 氢番 茄红 素脱氢 酶 （ ｈｔｅｅｄｓｔｒｓ，Ｐ Ｓ ｃ Ｎ 片段 ， ｐ ｙ ｎ ｅａ ａｅ Ｄ ）Ｄ Ａ ｏ ｕ 当带 有 该 ｅ Ｎ 片 段 的 Ｔ Ｖ 重 ＤＡ Ｍ
１１ Ｒ ． ＮＡ病 毒诱 导的基 因沉默
Ｒ Ａ病毒诱导的基因沉默是 目前研究 比较深入 的一种基 因沉默．０ １ ，ａ ｌ 报道了以烟 Ｎ ２０ 年 Ｒ ｔｉ ｅ ａ ４ ｃｆ ｔ ｌ 草脆裂病毒（ ｏａｃ ｒｔ ｒ ， Ｒ ） Ｔｂｃ ｔ ｖｕ Ｔ Ｖ 为载体的 ＶＧ ｏ ａｌ ｉ ｓ ｅ ＩＳ体系 ， 并比较 了 Ｔ Ｖ和 Ｐ Ｘ诱导转基 因 Ｇ Ｐ 转基 Ｒ Ｖ Ｆ、 因 Ｇ Ｓ 内源基因 Ｐ Ｓ Ｒ ｂ ｃ 小亚基和 Ｌ Ａ Ｙ Ｕ、 Ｄ 、ｕｉｏ ｓ Ｅ Ｆ 开花基因发生基因沉默的效率和持续时间， 研究发现无论 在抑制转基因还是 内源基因的表达上 ，Ｒ Ｔ Ｖ诱导基 因沉默的效率和持续性都优于 Ｐ Ｘ， Ｖ 同时，Ｒ Ｔ Ｖ产生的 病毒症状也轻于 Ｐ Ｘ ２０ 年 ， ｏ ｂｒ ｅ ａ 以大麦条纹花叶病毒 （ ａ ｅ ｓ ｏ ｉｖ ｕ，Ｓ Ｖ 为载 Ｖ ．０ ２ Ｈ ｌ ｅ ｌ ｚ ｇｔ Ｂ ｒｙ ｔ ｍ ｓ ｃ ｉｓＢ Ｍ ） ｌ 却ｅ ａ ｒ 体， 首次在单子叶植物大麦上成功抑制 了 Ｐ Ｓ基因的表达．０４年 ， Ｄ ２０ 又报道了以豌豆早枯病毒 （ ｅ ｒ Ｐａｅ ｌ ａｙ ｂ ｗ ｉ ｒ ， Ｅ Ｖ 为载体的 ＶＧ 体系， ｒ ｎ ｇｖｕ Ｐ Ｂ ） ｏ ｎ ｉｓ ＩＳ 这是第 １ 个可应用于豆科植物基因沉默的 ＶＧ 载体 ． ＩＳ 其 中 ，Ｒ Ｔ Ｖ是应用 最 广 的 ＶＧ ＩＳ载 体 ， 应 用 于本 氏烟 、 被 番茄 、 南芥 和马 铃薯 等 多 种植 物 ． 载体 目 拟 该
小麦WRKY转录因子VIGS基因沉默载体构建及验证
小麦WRK转录因子VIGS基因沉默载体构建及验证：WRKY transcription factor family can help improve plant stress tolerance ，which widely exist in variousplants. After TaWRKYgene was silenced by VIGS method，it was found that the proportion of succeed Bgt inoculation increased ，and the percentage of abnormal appressoria declined ，such as papilla. The results indicated that TaWRKY gene played an important role in wheat- Bgt interaction.小麦白粉病是由布氏白粉菌( Blumeria graminis f. sp. Tritici )侵染所引起的真菌感染性病害，如遇高温多湿天气病害流行，会使小麦严重受害，导致减产13%- 34%[1]。
因此，科学家一方面通过抗病育种，不断培育新的抗病小麦品种来抵御病害，另一方面通过深入的抗病分子机理研究，克隆抗病相关基因、弄清抗病信号通路以及基因工程等技术手段，以达到抗病分子育种的目的。
转录因子可以与真核基因启动子区中的顺式作用元件互作，激活或抑制多个下游功能基因转录，从而使植株获得综合改良效果。
研究表明，WRK转录因子家族几乎存在于所有植物中，它们共同含有一段高度保守氨基酸序列WRKYGQK[2] WRK广泛参与植物种子萌发与休眠、开花、代谢、激素信号转导，还参与抵御生物和非生物胁迫等反应过程。
拟南芥AtWRK Y3基因直接调控了植物抗毒素Camalexin 的合成[3] ，并且调控大量抗病相关基因的表达[4]。
VIGS技术及其在棉花功能基因组研究中的应用进展
VIGS技术及其在棉花功能基因组研究中的应用进展VIGS（Virus-induced gene silencing）是一种利用病毒诱导基因沉默的技术，可以用于功能基因组学研究中的基因功能验证。
在棉花功能基因组研究中，VIGS技术也已经取得了一些重要的进展。
棉花作为重要的经济作物之一，其基因组研究一直备受关注。
VIGS技术通过感染植株的细胞表达病毒片段，从而诱导植物基因的沉默或抑制，以研究其功能。
VIGS技术有以下几点在棉花功能基因组研究中的应用进展：首先，VIGS技术可以用于研究棉花的基因功能。
利用VIGS技术，研究人员可以选择目标基因进行沉默，然后观察植株的表型变化以及转录组和蛋白质组的变化。
比如，研究发现，在棉花纤维发育过程中，一些关键调控基因的抑制可以导致纤维长度和纤维数目的改变，从而揭示了纤维发育的调控机制。
其次，VIGS技术还可以用于筛选抗病基因。
棉花作为一种重要的经济作物，往往受到各种病原体的侵害。
利用VIGS技术，可以针对不同的病原体选择相应的抗病基因进行沉默，从而研究其抗病机制。
研究人员已经利用VIGS技术筛选出多个抗病基因，为棉花的抗病育种提供了重要的候选基因。
此外，VIGS技术还可以用于研究棉花与其他植物的互作机制。
研究人员利用VIGS技术沉默棉花中的一些基因，然后观察植株与其他植物的互作表型。
通过这种方法，可以揭示不同植物之间的相互作用机制。
研究人员已经利用VIGS技术研究了棉花与其它植物的竞争竞争、共生以及对其他植物的拮抗等互作机制。
最后，VIGS技术在棉花的遗传改良中也有潜在的应用前景。
通过基因沉默可以调控棉花的相关性状，从而实现特定的基因改良目标。
然而，在实际应用中，需要解决一些挑战，如传递病毒载体的优化、目标基因的选择以及目标基因的稳定性等，这些问题需要进一步研究和改进。
综上所述，VIGS技术在棉花功能基因组研究中已经取得了一定的进展。
通过VIGS技术，研究人员可以揭示棉花基因的功能、筛选抗病基因、研究棉花与其他植物的互作机制，并有潜在的应用于棉花遗传改良中。
植物基因沉默
摘要：植物抗病性是研究植物与病原体之间相互关系中寄主植物抵抗病原体侵染的性能，这是植物的一种属性。
对于植物的抗病性,人们早就从遗传学角度进行了研究。
40 年代通过遗传分析，提出了基因对基因学说，认为抗性是植物品种所具有抗性基因和与之相应的病原体的非致病性基因结合时才得以表现，从遗传上初步说明了病原体和寄主的相互关系。
60 年代发现寄主对病原体侵染的过敏反应，认为这是寄主对病原体侵染防卫反应。
70 年代开始运用分子生物学技术分析病原体的无毒基因和致病基因，开始确定寄生的防卫基因。
80 年代研究得到寄主系统抗病反应与水杨酸相关。
90年代开始克隆寄主的抗病基因。
从病毒诱导基因沉默的遗传学和分子生物学角度来探讨植物抗病的可能机制，基因沉默是近十年来在转基因植物中发现的一种后生遗传现象。
基因沉默大体可以分为两类：位置效应引起的基因沉默和同源依赖的基因沉默。
其中，同源依赖的基因沉默又可以分为转录水平的基因默和转录后水平的基因沉默。
基因沉默的发现使得人们对植物和病毒的相互关系有了一个新的认识。
基因沉默研究中所发现的转录后基因沉默现象是植物抵御病毒入侵、保持自身基因组完整性的一种防御机制，是植物与病毒共进化的结果。
对于沉默产生的机理，尤其是转录后基因沉默，已经提出不少模型，有阈值模型、异常RNA模型、生化开关模型、反义RNA模型等，但是都未能较全面地解释基因沉默中出现的各种实验现象。
该文现就实验所取得的相关结果、转录后基因沉默机制和植物对病毒防御机制的相互关系，以及其研究进展进行综述。
植物病毒是农作物生产上的主要病害之一，据统计，全球共有几百种植物病毒。
植物病毒有时会对粮食产量和人类数量产生灾难性的影响。
仅以马铃薯为例，因马铃薯X 病毒(PVX) 造成的损失可达10 % ，马铃薯Y 病毒( PVY) 所造成的损失可高达80 %。
对病毒病的研究始于20 世纪初，1928 年Wingard[28]首次发现了“恢复”( recovery) 现象，即植物受到病毒侵染发病后，经过一定时间植株可以从病毒侵染症状中“恢复”过来，新长出的叶片不再感染病毒，具有了一定的抗性。
《利用VIGS技术进行油菜抗病相关WRKY70和LRR-RLK基因的功能验证》范文
《利用VIGS技术进行油菜抗病相关WRKY70和LRR-RLK基因的功能验证》篇一一、引言随着现代生物技术的发展，基因编辑技术已逐渐成为农业研究中的一项重要手段。
特别是在油菜这类经济作物中，对与抗病相关的基因进行研究并应用是提升作物品质和产量的关键。
本文将重点介绍利用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术，对油菜抗病相关的WRKY70和LRR-RLK基因进行功能验证的实践与成果。
二、VIGS技术及其在油菜研究中的应用VIGS技术是一种利用植物病毒载体来诱导基因沉默的技术，它具有操作简便、效果显著等特点，已被广泛应用于植物基因功能验证的研究中。
在油菜研究中，VIGS技术可用于鉴定抗病相关基因的功能，通过在植物体内实现特定基因的沉默或过表达，从而研究该基因在植物抗病过程中的作用。
三、WRKY70和LRR-RLK基因简介WRKY70和LRR-RLK是两个在油菜中与抗病密切相关的基因。
WRKY70属于WRKY转录因子家族，参与植物抗病信号的传导；而LRR-RLK则是一种富含亮氨酸重复序列的受体类蛋白激酶，它在植物抗病过程中起到识别病原菌并启动防御反应的作用。
为了进一步了解这两个基因在油菜抗病过程中的作用，我们利用VIGS技术进行了功能验证。
四、实验方法1. 构建VIGS载体：根据WRKY70和LRR-RLK基因的序列信息，构建相应的VIGS载体。
2. 转化农杆菌：将构建好的VIGS载体转化至农杆菌中，以便于后续的植物侵染。
3. 植物侵染：将转化了VIGS载体的农杆菌侵染油菜植株，实现特定基因的沉默或过表达。
4. 观察表型：观察侵染后油菜植株的生长状况及抗病表现，记录相关数据。
5. 基因表达分析：通过RT-PCR等技术，检测沉默或过表达基因的表达水平。
五、结果与讨论1. WRKY70基因功能验证通过VIGS技术沉默WRKY70基因后，我们发现油菜植株对病原菌的抗性降低，表型出现明显的病害症状。
RT-PCR结果显示，WRKY70基因的表达水平在沉默后显著降低。
VIGS技术及其在棉花功能基因组研究中的应用进展
VIGS技术及其在棉花功能基因组研究中的应用进展VIGS是植物体内病毒诱导基因沉默技术（Virus-induced gene silencing）的缩写。
它是一种常用的功能基因组研究方法，能够通过病毒介导的基因沉默来分析目标基因的功能。
在棉花功能基因组研究中，VIGS技术在研究棉花基因功能和抗性机制等方面具有广泛的应用。
棉花是世界上最重要的纺织纤维作物之一，具有极高的经济价值。
然而，棉花遭受各种病毒、细菌和真菌的威胁，严重影响了棉花的产量和品质。
因此，研究棉花的抗病机制和功能基因组是非常重要的。
VIGS技术通过病毒介导基因沉默，可以快速、高通量地研究目标基因在棉花中的功能。
具体而言，病毒载体携带了目标基因的一小段序列，通过植物的RNA沉默机制来诱导目标基因的沉默。
这样，研究人员可以通过观察沉默后植株的表型变化来推测目标基因的功能。
在棉花功能基因组研究中，VIGS技术已经被广泛应用于以下几个方面：1.抗病基因的功能研究：研究人员可以通过VIGS技术沉默预测的抗病基因，并观察沉默后植株对病原微生物的抗性变化。
这样可以帮助揭示棉花的抗病机制。
2.下游调控基因的鉴定：研究人员可以通过VIGS技术沉默目标基因，并观察沉默后植株中其他基因的表达变化。
这样可以帮助鉴定目标基因的下游调控基因，深入分析基因网络和信号通路。
3.重要农艺性状的研究：研究人员可以通过VIGS技术沉默与重要农艺性状相关的基因，并观察沉默后植株的表型变化。
这样可以帮助揭示棉花复杂性状的分子机制，为育种提供理论基础。
4.进化和遗传多样性研究：通过VIGS技术沉默不同棉花品种中的重要基因，可以观察其表型变化，有助于研究不同棉花品种之间的遗传差异和进化关系。
5.蛋白功能研究：通过VIGS技术沉默编码特定蛋白的基因，并观察沉默后植株的蛋白表达变化，可以揭示该蛋白在棉花中的功能和调控机制。
总之，VIGS技术在棉花功能基因组研究中具有重要的应用价值。
病毒诱导的基因沉默在植物抗病基因功能研究中的应用
ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ￣ｐ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｉ ｌ ｙ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ． Ｎ ｏ ｗ， ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｗ ｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ｇ ｅ ｎ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
病毒诱导 的基 因沉默在植物抗病基因功能研究 中的应用—— 张晓萝 ，赵 君
・ ｌ ８ １ ・
中 图 分 类 号 ：￥ ５ ３ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ３ ６ ３ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ８ １ — ０ ６
病毒诱导 的基 因沉默在植物抗病基 因功 能研 究 中的应用
关键 词：病毒诱 导的基 因沉默（ Ｖ Ｉ Ｇ Ｓ ） ；抗病机制 ；基 因功能
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｓｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ Ｐｌ ａ ｎ ｔ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｇｅ
Ｎｏ ｗ， ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏｐ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ａ ｐ ｏ ｐ ｕ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｔ ｏ ｓ ｕ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｄ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏｕ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｂ ｙ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ａ ｎ ｔ ｖ ｉ ｒ ｕ ｓ ｅ ｓ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｇ ｅ ｎ ｅ ｓ ． Ａｓ ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｌ ｔ ｏ ｏ ｌ ｔ ｏ ｕ ｎ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｎ ｄ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ’ Ｓ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ＶＩ ＧＳ ｈ ａ ｓ ｍａ ｎ ｙ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｕ ｎ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｉ ｌ ｙ ｋ ｎ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｌ ｌ － ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｇ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ，ｑ ｕ ｉ ｃ ｋ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
《利用VIGS技术进行油菜抗病相关WRKY70和LRR-RLK基因的功能验证》范文
《利用VIGS技术进行油菜抗病相关WRKY70和LRR-RLK基因的功能验证》篇一一、引言油菜作为我国重要的油料作物，其抗病性对保证作物产量和品质具有重要意义。
近年来，随着分子生物学技术的发展，利用基因工程技术提高油菜抗病性已成为研究热点。
其中，WRKY70和LRR-RLK基因在油菜抗病过程中发挥着重要作用。
本文旨在通过利用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术，对WRKY70和LRR-RLK基因的功能进行验证，为油菜抗病育种提供理论依据。
二、VIGS技术概述VIGS技术是一种基于植物病毒载体进行基因沉默的技术，具有操作简便、沉默效率高、对植物损伤小等优点。
通过构建携带目标基因片段的病毒载体，将其导入植物体内，利用病毒的复制和传播过程，引起目标基因的沉默，从而达到研究基因功能的目的。
三、实验材料与方法1. 实验材料：油菜植株、VIGS病毒载体、WRKY70和LRR-RLK基因片段等。
2. 方法：（1）构建携带WRKY70和LRR-RLK基因片段的VIGS病毒载体；（2）将病毒载体通过农杆菌介导法导入油菜植株；（3）观察并记录油菜植株的表型变化；（4）通过PCR、RT-PCR等技术检测目标基因的沉默情况；（5）对沉默后的油菜植株进行抗病性鉴定。
四、实验结果与分析1. 表型观察：导入VIGS病毒载体的油菜植株在生长过程中出现明显的表型变化，如叶片出现黄化、卷曲等现象。
2. 基因沉默检测：通过PCR、RT-PCR等技术检测发现，WRKY70和LRR-RLK基因在沉默后的油菜植株中表达量显著降低，证实了VIGS技术的有效性。
3. 抗病性鉴定：对沉默后的油菜植株进行抗病性鉴定，发现其抗病能力显著降低，表明WRKY70和LRR-RLK基因在油菜抗病过程中发挥重要作用。
五、讨论本实验利用VIGS技术成功验证了WRKY70和LRR-RLK基因在油菜抗病过程中的重要作用。
通过表型观察、基因沉默检测及抗病性鉴定，我们发现沉默这些基因会导致油菜植株抗病能力降低，表明这些基因在油菜抗病机制中具有关键作用。
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病毒诱导的植物基因沉默详解
上个世纪20年代，科学家发现植物与病毒之间存在交叉保护现象：被病毒侵染后的植物可
能产生对该病毒株系和相近株系的抗性。但这种抗性也可能存在“恢复”的现象。直到上世纪
90年代，这些现象的产生机制才被逐渐阐释清楚：是由于病毒基因发生了转录后基因沉默
而致使表达受到抑制的结果。这种现象因此被称为“病毒诱导的基因沉默（virus-induced
gene silencing, VIGS）”。基于这种机制的启发，人们尝试将植物基因片段插入到病毒载体
z中，侵染植物达到实现基因表达的抑制。经过多年的研究与发展，该技术已经逐渐成熟，
并广泛用于植物基因功能研究和植物遗传改良应用。
图1.诱导的植物基因沉默实例。
VIGS的作用机制
VIGS的作用机制与另一种常用的基因沉默技术——RNA干扰（RNAi）有很多相似之处。
相较于RNAi，基因沉默具有快速、高效、通量高等优点。VIGS是利用携带目的基因的cDNA
片段的病毒载体侵染植物，病毒在植物体内的复制和转录能特异性诱导和插入片段序列同源
的mRNA降解或者诱导其被甲基化等修饰，导致其不能正常翻译，从而引起植物表型或者
指标发生变化。具体地，病毒在植物体内的复制和表达过程中会形成双链RNA
（double-stranded RNA, dsRNA）。dsRNA 首先被Dicer类似物（DCL，如DCL4）的
RNase-III家族特异性核酸内切酶切割成小分子干扰RNA（small interfering RNA, siRNA）。
siRNAs进一步扩增，并以单链形式与Argonatute（AGO）RNA结合蛋白和RNase结合形
成RNA诱导的沉默复合体（RNA-induced silencing complex，RISC）。RISC能与同源RNA
特异性互补结合，导致同源mRNA降解，发生转录后水平的基因沉默。或者，RISC能与
细胞核内的同源DNA相互作用导致其被甲基化修饰，发生转录水平的基因沉默。研究发现，
后者引发的基因沉默是可遗传的。
图2. 病毒诱导的植物基因沉默机制。
VIGS的优点
1. 简单易操作，不需要遗传转化和突变体获取。
2、速度快，高通量，成本低，常用于规模化研究植物基因功能。
3、应用广泛。VIGS已经在很多植物研究中取得了成功，包括模式植物如本氏烟和拟南芥，
以及非模式植物如小麦，水稻，玉米，番茄，葡萄，柑橘，苹果等。
4、研究领域广泛：植物生长发育、抗病抗逆、代谢调控等相关基因的功能鉴定；植物形状
改良；植物保护。
VIGS的工作流程
1. 选择目的片段。根据研究需要，精确找到目的基因。确定好目的基因序列后，选择插入
片段。 插入片段一般不超过1.5kb，否则构建的载体不稳定，以300-500bp最合适。插入
序列与目的序列至少需要有23bp完全一致。有些基因以基因家族形式存在，如果只想沉默
该家族的特定基因，要选择特异性序列设计插入片段，如果想要沉默多个基因，可选择该家
族的保守区序列。
2. 病毒载体构建。病毒载体应该易感于宿主且易接受外源基因，能在宿主内复制增值，且
理想情况是病毒子代能均匀分布在器官内各个组织。相比于双子叶植物，单子叶可选择的病
毒载体种类较少。构建载体时，除去非必需的基因片段，加入反式作用序列、宿主和病毒识
别的序列、多克隆位点、tRNA结合位点，还可能包括泛素化的启动子，共同组成完整的沉
默载体。
3. 沉默载体导入宿主。根据不同的载体、要求选择最适合的方法。接种方法可分为三大类，
摩擦接种法，农杆菌介导法和微粒轰击法。摩擦接种法主要用于RNA病毒载体：体外转录
或者从感染的叶片中提取病毒载体RNA，通过牙签或者石英砂处理待浸染叶片。农杆菌转
化可用于DNA和RNA病毒载体：将构建好的沉默载体导入农杆菌种，通过农杆菌液接种。
微粒轰击法多用于DNA病毒载体：通过基因枪，将携带重组载体的金粉等金属离子轰击导
入宿主。
4. 侵染后的植物培育。需要根据载体、植物确定最适培育条件，可通过实验调查确定，其
中温度调查最重要。
5. 沉默效果鉴定。可通过表型变化或者基因定量分析（RT-PCR、qPCR）确定。
VIGS载体
随着研究的深入和广度不断拓展，可作用于不同宿主的VIGS病毒载体陆续被发现。为VIGS
的进一步发展提供了有力的支撑。
1、RNA病毒载体
用于VIGS的RNA病毒载体包括烟草花叶病毒（TMV），马铃薯X病毒（PVX），烟草脆裂
病毒（TRV），大麦条纹花叶病毒（BSMV）、豌豆早枯病毒（PEBV），番茄丛矮病毒、黄瓜
花叶病毒（CMV）、雀麦花叶病毒（BMV）等。TRV是应用最广的病毒载体，具有病毒症
状较轻、沉默效率高和持久、各种组织都可沉默等优点，广泛用于茄科、十字花科。BMV
可用于重要经济作物如大麦、玉米、水稻等的VIGS。CMV可用于大豆。
2、DNA病毒载体
利用含有DNA基因组的双生病毒载体，可直接介导质粒DNA侵染宿主，无需体外转录、
且操作简单。双生病毒科的番茄金花叶病毒（TGMV）可用于本氏烟，大白菜曲叶病毒
（CbLCV）可用于拟南芥，非洲木薯花叶病毒（ACMV）可用于木薯。
3、卫星病毒载体
卫星病毒具有基因组小，宿主中复制水平高，遗传造作简单等优势。自2002年起，先后出
现了STMV、DNAβ、DNA1等卫星病毒，在在烟草、番茄和矮牵牛等植物种都实现了基因
沉默。
影响VIGS效率的因素
1. 插入片段与靶基因的同源性。两者同源性越高，基因沉默效果越好。否则可能造成脱靶
现象。如果siRNA与靶mRNA的一致性序列少于11bp，沉默效果会大大降低。一些生物
软件，如siRNA-scan可用于预测和提高基因沉默效率。
2. 插入片段长度。研究表明，插入片段最好在300-500 bp之间。如果插入超过1.5 kb，可
能造成插入片段丢失或者病毒失去侵染能力。
3、插入片段方向。不同的病毒载体要求可能不同。一般而言，靶基因片段反向插入的基因
沉默效率高于正向插入的基因沉默效率。但是有些病毒载体不受插入片段方向影响。
4、插入片段组织方式。将插入片段构建成反向互补的形式插入载体中，在转录时形成的发
卡结构会显著提高基因沉默效率。
5、环境因素。植物培养条件与沉默效果也密切相关。以温度为例，一般情况下，高温会降
低基因沉默效率，而较低的温度会显著提升基因沉默效率。但是有效沉默的事宜温度因载体
和宿主存在差异。
6、病毒接种方法。常见方法包括摩擦接种、微粒轰击、农杆菌介导等，农杆菌介导法又得
到进一步改进，如注射法、真空浸润法等，适合不同的病毒接种情况。
参考文献：
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[2] 徐幼平,徐秋芳,宋晓毅等.病毒诱导的基因沉默[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版),
2008, 34(2): 119-131.