9.5.1 基因沉默发生的机理
基因沉默可分为两大类：①位置效应（position effect），由于外源基因插入基因座（loci）两侧的DNA或插入特定的染色质部位对插入的基因产生负影响所致（异染色质区）；②由于多拷贝的外源基因存在于同一染色体中而诱发的一种表遗传失活（epigenetic inactivation）现象，由于是同源或互补的序列所诱导，因此也称为同源依赖的基因沉默（homology-dependent gene silencing，HDGS）。同源依赖的基因沉默根据沉默发生的时期又可以分为两类，即转录水平的基因沉默（transcriptional gene silencing，TGS）和转录后水平的基因沉默（posttranscriptional gene silencing，PTGS）。转录水平的基因沉默是指由于DNA的修饰（如甲基化等）等，使得基因不能正常转录，进而导致外源基因不能表达；转录后水平的基因沉默是指外源基因在核内能够正常转录甚至超常转录，但是转录产物在细胞质中的积累很低或根本检测不到。
1.转基因多拷贝导致基因沉默
在转基因的多种方式中，直接转化法往往导致多拷贝基因在宿主细胞中整合，无论是单位点整合还是多位点分散，使转基因植株发生基因沉默的概率都较大。这是由于多拷贝转基因序列之间以及转基因与转录产物之间的配对，使整合位点的染色质发生异染色质化或使其从头甲基化，从空间上阻碍了转录因子与转基因的接触，造成转录受抑，引起转录水平的基因沉默。
2.转基因位置效应导致基因沉默
位置效应是指转基因的表达受到插入位点周围序列的影响。转基因在宿主细胞基因组中的整合位点决定着转基因能否稳定表达，由于高等生物中存在固定的较高GC碱基对的等容线（在染色体的各个区段，碱基组成是不均匀的，在某些区段常含有固定的较高的GC碱基对，这样的组成方式称为等容线），转基因的整合破坏了它们的特征性组成，形成一个让宿主生物易于识别的甲基化位点，使转基因极易在甲基化酶的作用下发生甲基化而失活。同时，如果转基因插入转录不活跃区域或异染色质区域，转基因通常会融入该区域的染色质结构，使转基因进行很低水平的转录，或使转基因发生异染色质化而导致基因沉默。另外，由于外源基因的碱基组成与整合区域的不同而被细胞的防御系统所识别，也会导致转录受抑。
3.转基因反式失活导致基因沉默
反式失活是指某一基因的失活状态引起同源的等位或非等位基因的失活，可以借助有性生殖过程的基因分离重组而逆转。它主要由基因启动子间同源序列相互作用引起，只要启动子区域有90 bp的同源序列，即可使两个基因间产生反式失活。
4.后成修饰作用导致基因沉默
后成修饰作用是指转基因的序列和碱基组成不发生改变，但其功能在个体发育的某一阶段受到细胞内因子的修饰而关闭，这种修饰作用所造成的基因沉默与受体植物的染色体组型构成有关，可以随着修饰作用的解除而被消除。
5.反义RNA导致基因沉默
转基因DNA和RNA相互作用或内源和外源基因DNA间的相互作用导致基因转录区域的甲基化，产生反义RNA，触发所有相关转录物特异性降解，植物体内具有同源基因的外源基因的表达或使用强启动子都会造成转录本过量，形成反义RNA。而且具有同源性的DNA序列在载体上如果呈反式排列也会产生反义RNA。反义RNA与特异的mRNA形成双链或三链结构，引起特异性的RNase的降解，使细胞内完整的mRNA含量降低，引起内、外源基因的失活。
6.转基因甲基化导致基因沉默
甲基化是活体细胞中最常见的一种DNA共价修饰形式，通常发生在DNA的CG碱基和CNG序列的C碱基上，它在基因表达、植物细胞分化以及系统发育中起着重要的调节作用。植物转基因的研究则发现几乎所有的基因沉默现象均与转基因及其启动子的甲基化有关。
7.共抑制导致基因沉默
共抑制是转录后水平的基因沉默中最常见的现象。它是由于转基因编码区与受体细胞基因组间存在同源性，导致转基因与内源基因的表达同时受到抑制。共抑制的产生不仅同内、外源基因间编码区的同源性有关，还与控制转基因的启动子强度有关，同时具有基因的剂量依赖性。强启动子往往增加共抑制的强度，扩大表型范围。同时共抑制也受植物发育的调控，可以由基因的重组分离而逆转消失，在不同的转化植株中表现不同，有时也会伴随甲基化现象。另外，共抑制现象还受周围环境条件的影响。通常用一些模型来解释共抑制现象，例如RNA 阈值模型（RNA threshold model）、异常RNA模型（aberrant RNA model）、分子间（内）碱基配对模型（inter or intra-molecular base-paring model）、反义假设等，但因为不同转基因实验中出现的共抑制现象不同，这些假设还不能全面、合理地解释共抑制现象。