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转录后基因沉默(Post-transcriptional gene silencing，PTGS)是生物体中普遍存在的一种RNA转录后降解的生物学现象，在基因表达调控和防卫过程中具有重要作用。经典研究认为此现象是由于同源基因相互作用引起的，本文对异源基因诱导的基因沉默现象进行了研究，并对其可能的机理进行了探讨。
本研究以来自苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的野生型Bt毒蛋白基因(BTW)作为诱导基因，利用农杆菌注射法对转GFP5基因的本氏烟草(N.benthamiana)进行了基因沉默研究。观察发现，BTW基因可以有效地诱导内源GFP5基因的系统沉默，再次验证了本实验室关于异源基因可以诱发内源基因沉默的前期发现。分子检测证实，沉默植株中GFP5的mRNA和蛋白积累水平随之显著下降。然而，植物偏爱密码子优化的Bt毒蛋白基因(BTM)却不能诱导沉默。BTM与BTW编码蛋白的氨基酸序列相同，核酸序列同源性高达80％，但密码子的相似性仅为53.1％。因此我们认为，后者含有大量植物稀有密码子可能是诱导转录后基因沉默的关键。
无义密码子突变的BTW基因对内源GFP5基因诱导失活的效率明显下降，表明NMD阻断BTW基因的转译后对内源基因诱导的沉默被解除，暗示着转译过程与基因沉默相偶联，而与转录过程无关。将一组含有不同数量稀有密码子串的修饰GFP5基因在本氏烟草中进行瞬时表达，随着稀有密码子数量的增加，GFP荧光强度、蛋白以及mRNA积累水平均随之显著降低。使用放线菌酮阻断转译后，叶片组织中修饰GFP5-mRNA积累水平明显增高，与对照的积累水平接近。上述结果再次表明稀有密码子与基因沉默密切相关，同时也进一步说明转录后基因沉默与转译相偶联。
本实验室的前期工作结果表明，在异源BTW基因与同源GFP5基因分别诱导的系统失活叶片中均存在大量的GFP5-siRNAs，两者的siRNAs具有相同的分子特征和分布特点。本研究使用沉默抑制因子Hc-pro和P19分别与外源基因共同导入转GFP5基因烟草，结果表明异源BTW基因与同源GFP5基因诱导的沉默均得到了有效抑制。上述结果充分说明，无论是同源基因还是异源基因诱导的转录后基因沉默，最终都将进入siRNAs介导的RNA降解途径。
转录后基因沉默又被称为共抑制(co-suppression)或同源依赖的基因沉默(Homology-dependent gene silencing，HDGS)，以往的理论是建立在序列同源性和高效转录的基础上，具有mRNA拷贝依数性的特点。本研究认为，转录后基因沉默具稀有密码子依数性的特点。转译相关研究表明，当mRNA转录本中稀有密码子数量足够多时，转译过程将造成相应氨酰tRNA匮乏，并引起“转译未成熟终止”，进而激活核酸内切酶，导致mRNA降解。我们认为，在“转译未成熟终止”过程中所产生的异常RNA将进一步触发转录后基因沉默。
根据上述结果和分析，我们提出了“基于未成熟转译终止的转录后基因沉默”模型。此模型的关键点在于：转录后基因沉默与转译过程相偶联，稀有密码子的大量存在可能是触发转录后基因沉默的原因。此模型可以很好地解释异源基因诱导的基因沉默，同时也可合理地解释同源基因诱导的基因沉默。无论是在转录后基因沉默的触发阶段，还是在siRNAs介导的RNA降解阶段，它们的分子作用机制是相同的。本论文对此模型进行了详细的讨论，并对其可能的生物学功能进行了探讨。