華南植物園對轉基因煙草沉默機制研究取得進展
轉基因技術在現代農業育種中起著重要作用，其中轉基基因沉默現象不利于這項技術的應用，因此該現象是轉基因工作者需要考慮的一個重要問題。在課題組前期獲得的多基因定點疊加的煙草材料中，有1/3存在轉基因沉默現象，不能正常使用（Hou et al., 2014 Molecular Plant 7:1756-1765）。如果能使目標基因在這些材料重新表達，將會提高這項技術的效率。
以往的研究表明，許多因子都與基因沉默相關，如轉基因在基因組的插入位置、轉基因拷貝數目、重復序列、轉基因純合雜合狀態和DNA甲基化等。在該課題組之前獲得的材料中，就有一個成功進行了兩輪基因定點疊加但轉基因出現了沉默現象的煙草株系（23.C.7）。在這個株系中具有兩個拷貝轉基因，一個為定點整合（S），另一個為隨機插入（R）。無論S拷貝是純合還是雜合狀態，目標轉基因均處于沉默狀態。DNA甲基化分析表明，目標轉基因啟動子發生了過甲基化。是否能通過移除其中一個拷貝來激活沉默轉基因的表達呢？
為了解答這個問題，中科院華南植物園分子生物分析及遺傳改良研究中心魏俊杰等人在區永祥研究員指導下，將該轉基因材料與野生型煙草進行了回交并分析了后代的基因表達情況。研究發現，在一些植株回交的后代中依然存在著基因沉默現象，而在另一些植株回交的后代中，定點整合拷貝中的轉基因卻發生了不同程度的表達激活。意外的是，這種活化現象不但存在于含單拷貝（S）的植株中而且發生在含雙拷貝（RS）的植株中。
與預期不同，沉默轉基因的激活與拷貝數的變化并無密切的關聯性。DNA甲基化的數據表明，基因表達良好的對照株系與基因發生沉默的株系23.C.7在轉基因甲基化的程度上存在著明顯差異，所以作者嘗試從DNA 甲基化的角度去尋找答案。結果表明，在基因激活程度不同的植株之間，DNA過甲基化的水平和模式并沒有明顯的差異。雖然DNA甲基化參與了基因沉默，但是DNA過甲基化本身并不能“鎖住”沉默狀態。
綜上所述，該研究表明轉基因植株的基因沉默狀態可以通過回交得到一定程度上的激活，但是這種現象的出現并不依賴于轉基因拷貝數和DNA過甲基化的變化，而確切的激活機制有待進一步探索。
相關研究結果已近期發表在國際學術期刊Journal of Experimental Botany（《實驗植物學雜志》） 上。該研究獲得國家重點研發計劃和中國科學院重點項目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/jxb/erz514
