病毒诱导的基因沉默在茄科植物基因功能研究中的应用进展

曲 玲，李彦龙，安 巍，焦恩宁，赵建华，刘兰英，秦 垦，曹有龙

(宁夏农林科学院 枸杞工程技术研究所/国家枸杞工程技术研究中心，宁夏 银川 750002)

茄科(Solanaceae)植物约80属3 000种，在全世界热带和温带地区广泛分布，中国有24属115种[1]。茄科植物中有许多种类是世界性的经济作物，与人类生活密切相关，如番茄、烟草、辣椒、马铃薯等，还有一些具有药用价值，如枸杞、颠茄等。近5 a来，随着完成基因组测序工作的茄科植物种类的增加，迫切需要对基因组中大量序列已知但功能未知的预测基因的生物学功能进行验证和鉴定。

病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silencing，VIGS)是利用RNA介导的植物防御病毒免疫机制而发展起来的一项诠释植物基因功能的反向遗传学技术，其内在的分子基础是转录后基因沉默(Post-transcriptional gene silencing，PTGS)。其相比于以往的基因功能鉴定方法，如化学诱导突变及辐射突变、T-DNA插入突变、图位克隆等技术，具有不需要建立植物遗传转化体系、可沉默基因家族、操作简单且周期短、重复性高和沉默效率高等优点[2]，适合植物基因的高通量功能分析，其无需具备清楚的遗传背景，无需构建和筛选转基因株系，因此，近年来广泛地用于模式和非模式植物基因的功能分析领域。

自1995年Kumagai等[3]基于烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)构建了第一个VIGS载体(TMV-PDS)并侵染烟草产生光漂白现象以来，VIGS技术在茄科植物中的应用已有20多年，在烟草、马铃薯、番茄、辣椒、矮牵牛和枸杞等中均得到成功运用，鉴定或验证了包括次生代谢产物合成和调控通路、生长发育、抗病虫与非生物胁迫响应调控网络中的多种基因的功能，笔者就近年来VIGS技术在茄科植物功能基因挖掘中的研究进展进行总结，旨在为相关研究提供借鉴。

1 VIGS的作用原理和发展

van Kammen最早使用VIGS一词来描述植物防御病毒侵染后的恢复现象[4]，现在已被研发成为利用构建插入目的基因片段的重组病毒载体，沉默植物内源基因的技术[5]，其作用机制是一种由RNA介导的植物防御机制(RNA-mediated defense，RMD)，与转录后基因沉默现象相关[6]。当病毒侵染植物体后，在植物体内或病毒自身依赖RNA的RNA聚合酶(RNA dependent RNA polymerase, RdRP)作用下[7]，合成积累双链RNA(Double-stranded RNA，dsRNA)启动PTGS，这些dsRNA被一种称为DICER-like的RNaseⅢ样的核酸内切酶切成21～24 nt的小分子量干扰RNA(Short interfering RNA，siRNA)，siRNA被RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC，由Argonaute蛋白、内切酶、解旋酶等组成)所识别解离成单链后，组合成为RISC的主要成员，作为模板通过碱基互补配对形式指导复合体切割与siRNA同源的病毒mRNA，使该mRNA降解[8]。

利用植物对病毒侵染的这种天然免疫防御机制，在农杆菌的Ti质粒双元载体中重组带有多克隆位点的病毒基因组cDNA，在此基础上，克隆植物待沉默内源基因片段，插入该载体的多克隆位点，构建得到基因沉默病毒载体，将其转化农杆菌，侵染寄主植物后，同样会激发RNA介导的植物防御机制，特异性地抑制寄主植物细胞中与该外源插入基因片段一致或与之同源的内源靶基因转录本的表达积累[9]，从而导致植物内源目标基因功能缺失或表达水平受抑制，植物体呈现出与靶基因相关的生理生化途径发生改变的性状，通过观察突变表型或测定相关的生理生化指标变化可有效鉴定该内源目标基因的功能[10]。另外，作为VIGS过程中的可移动的信号分子，序列特异性的siRNA还可在RdRP作用下进行扩增，形成新的次级siRNA，在韧皮部进行长距离传播，使远离侵染位点的植物组织发生系统性的基因沉默[11]。Mermigka等[12]推测24 nt的siRNA最有可能是长距离传输的信号分子。另外大量结果表明，21 nt的siRNA通过胞间连丝进行短距离传播[13]。目前VIGS技术已经成为通过暂时沉默目的基因而验证和鉴定植物基因功能的一种强有力的技术工具。

2 茄科植物中VIGS载体的开发和改良

利用DNA重组技术，源于多种植物病毒的VIGS沉默载体被开发和应用，这些载体许多在茄科植物上得到成功运用(表1)。

表1 茄科植物基因功能研究中的VIGS载体

续表1 茄科植物基因功能研究中的VIGS载体

续表1 茄科植物基因功能研究中的VIGS载体

续表1 茄科植物基因功能研究中的VIGS载体

其中主要包括：正链RNA病毒，比如马铃薯X病毒、烟草脆裂病毒、烟草花叶病毒等单分体或双分体病毒[8,66]；双生病毒科的单链DNA病毒，其含有单组分或双组分DNA，如甜菜曲顶病毒[59]、番茄金色花叶病毒[52]、非洲木薯花叶病毒[54]、番茄曲叶病毒[30]和瓦斯蒂克辣椒黄脉病毒[65]等环状单链DNA病毒。另外还有一种由RNA病毒的卫星病毒或单组分双生病毒的卫星DNA构建的VIGS载体，如Gosselé等[31]利用烟草花叶病毒U2株系(TMV-U2)和其伴随卫星病毒(STMV)建立的卫星病毒诱导的基因沉默系统(Satellite virus-induced silencing system，SVISS)，该系统的主要优点在于将病毒的复制运动组分与沉默诱导组分相分离，使得系统的基因沉默效果更加高效和稳定。卫星DNA主要有中国番茄黄化曲叶病毒的卫星核酸DNAβ[32]，贝因迪黄脉花叶病毒卫星DNAβ[50]，其优点在于卫星DNAβ的VIGS载体在沉默目标基因时植株不出现病毒症状；此外，还有基于烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus) 伴随的卫星DNAβ[67]和卫星Alphasatellite(即DNA1)构建的VIGS载体[68]，上述卫星DNA用于VIGS具有不产生病毒症状、基因沉默效率高且稳定持久、能够抑制分生组织基因表达及遗传操作容易等优点，在本氏烟、番茄、普通烟草、矮牵牛等茄科植物上均得到了有效应用。

VIGS载体是经过基因工程技术改造后的病毒，因此每个VIGS载体只能有效引起一定范围植物的基因沉默，构建载体时病毒的选择对能否高效诱导基因沉默至关重要，理想状况是，选择的病毒应该没有或产生很轻的病毒症状，不影响沉默表型的观察，在插入外源DNA片段后能保持良好的侵染性，无沉默抑制子，沉默高效持久，可侵染包括分生组织的各种组织，可均匀扩散积累于寄主植物各器官组织，具有广寄主范围等特点[9]。此外，在VIGS载体构建时，外源插入片段的长度范围、特征、区域选择及其与靶基因的同源性等都对沉默效率有很大的影响，应根据所选病毒种类、沉默植物和组织类型、目标靶基因以及研究目的进行优化。总之，要协调病毒在植物寄主体内的复制传播和植物生长发育之间的动态平衡，必须注意确定最优接种方式和植物生长环境条件[69]，保证沉默信号分子可在植物体内进行系统性扩散和扩增放大[70]，确保系统性沉默的高效持久。

3 VIGS在茄科植物基因功能解析研究中的应用

3.1 茄科植物生长发育与品质分子调控相关基因的功能研究

由于VIGS是一种不需要遗传转化的转录后基因沉默技术，目标基因沉默后的表型和生理生化指标变化在植株当代短期内即可观察和测量，因此可便捷地鉴定果实发育、成熟和花器官发育等性状相关调控基因的功能。MutSHomolog(MSH1)基因编码蛋白质定位于叶绿体和线粒体，主要功能是维持线粒体基因组稳定性[71]。杨晓东[71]通过基于烟草脆裂病毒载体的VIGS体系，在本氏烟和番茄上实现了MSH1基因的沉默，证明MSH1基因可调控植物发育重编程。另外，发育相关基因的突变有可能使植株死亡，由于VIGS体系是一种瞬时表达技术，为分析发育相关的致死基因功能提供了一个有利的工具。Peele等[52]利用双生病毒番茄金色花叶病毒的DNA A和DNA B为基础构建载体，在本氏烟中研究了在分生组织中高度表达的胚胎发育必需基因PCNA的功能，证明双生病毒VIGS载体可在全植株实现分生组织功能相关基因的沉默。番茄果实发育成熟调控机制是茄科植物果实发育研究中最为深入的，孔俊花[72]采用PVX-VIGS体系，揭示了番茄中首个调控果实成熟的表观遗传调控转录因子LeSPL-CNR的作用机制。另外，叶绿素降解代谢关键酶基因PAO和半胱氨酸蛋白酶基因CP是叶片衰老相关基因[73]，肖怀娟[73]利用TRV重组载体，揭示了辣椒CaCP基因和CaPAO基因在激素脱落酸(ABA)和非生物逆境胁迫下，具有正调控叶片衰老和叶片自然衰老进程的功能。运用VIGS技术，在茄科植物中一系列开花相关和花器官发育相关基因的功能陆续被验证。吉姣姣[74]阐明了与辣椒保持系中线粒体正常atp6-2基因抑制线粒体ATPase水解活性相反，不育系中突变基因Ψatp6-2促进了线粒体ATPase水解活性，导致辣椒细胞质雄性不育。曹凯[75]证明了番茄FT-like开花相关基因SlSP5G为长日照条件下的开花抑制基因，而SlSP5G2和SlSP5G3基因在短日照条件下抑制番茄开花。Dong等[76]利用构建的免连接克隆载体TRV-LIC，在本氏烟中验证了调控花器官发育的番茄SlMADS1基因和其本氏烟中的同源基因NbMADS4-1和NbMADS4-2的功能，并且证明NbMADS4-1和NbMADS4-2的功能是非冗余的。另外，马宁等[77]构建了控制辣椒花发育基因PAP3的TRV-VIGS载体，为解析调控花瓣和雄蕊发育的同类辣椒基因功能提供了VIGS载体体系。

此外，在茄科植物品质分子调控相关基因功能研究领域，Tian等[78]通过TRV-VIGS体系，以辣椒果实为植物材料，证明了辣椒红素合成通路中的限速酶Ccs基因以及其他3个关键酶基因Psy、Lcyb、Crtz均与辣椒红素合成有关，为改良辣椒品质提供了基因资源。

3.2 茄科植物代谢产物生物合成途径调控基因的功能鉴定

应用VIGS技术，在茄科植物中，一系列初生代谢和次生代谢调控中的相关基因的功能得到验证。主要包括光合反应过程中必需色素的合成代谢、酚类次生代谢物生物合成、萜烯类化合物代谢调控、生物碱生物合成途径中的多种关键基因功能的解析。

八氢番茄红素脱饱和酶(Phytoene desaturase, PDS)基因是类胡萝卜素代谢途径中的重要关键酶基因之一，在光合作用过程中，类胡萝卜素具有防止光化学反应中叶绿素的光氧化、保护叶绿素分子的作用。自Kumagai等1995第一次利用烟草花叶病毒在烟草中建立VIGS系统以来，PDS基因一直作为指示VIGS体系是否成功建立的报告基因，该基因mRNA的沉默降解会引起植物叶片、果实和花等器官出现变白或变黄的现象，目前已普遍在茄科的茄属(Solanum)[79]、辣椒属(Capsicum)[74]、番茄属(Lycopersicon)[17,21]、烟草属(Nicotiana)[5]、曼陀罗属(Datura)[15]、枸杞属(Lycium)[14]、酸浆属(PhysalisL.)[80]、天仙子属(HyoscyamusL.)[81]、颠茄属(AtropaL.)[82]、碧冬茄属(PetuniaJuss.)[17,83]植物中用于VIGS体系的建立与优化研究。

在生物碱生物合成和代谢调控途径相关基因的功能验证研究方面，Takizawa等[84]利用番茄花叶病毒载体在本氏烟中研究了腐胺N-甲基转移酶(PMT)基因的功能，PMT基因是烟碱和托品烷类生物碱生物合成的关键调控酶基因，其主要在根中表达，研究发现，在本氏烟叶中接种重组VIGS载体体外转录物诱导基因沉默后，不但抑制了根中PMT基因mRNA的积累水平，而且还降低了地上部叶中的烟碱积累含量。植物细胞色素P450酶是植物中参与生物碱、萜烯类、黄酮等多种次生代谢产物生物合成和代谢调控的一个蛋白质家族。Li等[85]基于TRV-VIGS载体体系，证明了埃及天仙子(HyoscyamusmuticusL.)中的1个细胞色素P450基因(CYP80F1)的编码产物具有催化海螺碱(Littorine)生成莨菪碱(Hyoscyamine)的功能。此外，Bedewitz等[82]和李笑等[81]采用TRV-VIGS技术分别在颠茄(AtropabelladonnaL.)和天仙子(HyoscyamusnigerL.)中诱导了Ab-ArAT4和HnArAT3基因的沉默，研究结果证明了这2个芳香族氨基酸氨基转移酶基因分别参与了颠茄和天仙子中莨菪烷生物合成途径的调控。

萜类次生代谢产物是数量最为丰富的植物代谢物质之一，利用VIGS技术，鉴定了多种萜类代谢调控途径中关键基因的功能。牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)是植物中类胡萝卜素、赤霉素、脱落酸和二萜的前体化合物，其在牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPPS)的催化下合成，GGPPS是萜类生物合成途径上的关键合成酶，魏攀等[86]从普通烟草(Nicotianatabacum)中克隆到了1个NtGGPPSL新基因，经序列比对分析其应该为普通烟草GGPPS小亚基基因的类似基因，利用TRV-VIGS系统在本氏烟中证明该基因确实为叶绿素和类胡萝卜素生物合成途径中的参与基因。番茄红素是一种典型的四萜类类胡萝卜素，是类胡萝卜素生产途径上生物合成紫黄质、叶黄素、玉米黄素、新黄质、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素等类胡萝卜素和脱落酸、独脚金内酯等植物激素的重要代谢中间化合物。Fantini等[87]利用基于烟草脆裂病毒的VIGS载体系统在番茄果实中沉默了9个候选基因：八氢番茄红素合成酶基因PSY1、PSY2、PSY3，2个脱饱和酶基因PDS和ZDS(ζ-胡萝卜素脱饱和酶基因)，以及类胡萝卜素异构酶基因ZISO(ζ-胡萝卜素异构酶基因)和原番茄红素异构酶基因CrtISO、CrtISO-Like1和CrtISO-Like2，并分析了不同代谢阶段沉默果实中主要类胡萝卜素异构体的组成和含量变化，结果表明，PSY1、PDS/ZISO以及ZDS/CrtISO为番茄红素生物合成途径中的3个功能单元。辣椒红素(Capasnthin)是辣椒果实中的主要红色着色物质，也是类胡萝卜素代谢途径在辣椒果实中的最终代谢化合物，其是由番茄红素在番茄红素β-环化酶(LCYB)作用下生成β-胡萝卜素后，在多个酶的依次催化下合成的，其中辣椒红素/辣椒玉红素合成酶(CCS)是一个主要的关键酶[88]。田士林[89]采用TRV-VIGS系统单个或同时沉默了辣椒红素生物合成途径中的重要调控酶基因，包括Ccs基因、Psy基因(八氢番茄红素合成酶基因)、Lcyb基因和Crtz基因(β-胡萝卜素羟化酶基因)。结果表明，被沉默的辣椒果实与对照相比这些基因表达显著受到抑制，同时β-胡萝卜素、β-隐黄质、玉米黄质特别是辣椒红素的含量与正常果实相比显著降低，绿色果实不能正常变红，从而阐明了抑制类胡萝卜素代谢途径中相关关键酶基因的表达，可以阻止辣椒果实变色的机制。另外，脱落酸、甾醇类物质油菜素内酯等植物激素也属于萜类化合物的衍生物，参于调节植物的多个生长发育进程。ABA是β-胡萝卜素生成玉米黄素后，在玉米黄素环氧酶(ZEP)、9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)等酶催化下合成的萜类植物激素。孙宇飞[90]利用VIGS技术在番茄中分别验证了ABA合成途径上的限速酶基因SlNCEDs和降解过程中的关键酶基因SlCYP707As(ABA-8′-羟化酶基因)的功能，结果表明两基因对ABA代谢途径和果实成熟调控相关基因的表达均产生了影响，对番茄的成熟分别起到促进和抑制作用。油菜素甾醇类(Brassinosteroids,BRs)植物激素包括油菜素内酯(Brassinolide,BL)等多个种类，是植物的六大激素之一，具有增强植物抵抗生物与非生物逆境胁迫、调控植物根茎叶生长和发育繁殖等生理作用[91]。Burger等[92]分离了普通烟草中的2个钝叶醇-14α-脱甲基酶基因NtCYP51-1和NtCYP51-2，并利用PVX-VIGS体系在本氏烟中沉默了NtCYP51-1基因，结果沉默植株与对照相比，CYP51酶催化底物钝叶醇的量显著增多、植株生长矮化，证明该基因参与烟草BRs生物合成途径。

植物中另一类重要的次生代谢产物是酚类天然产物，主要包括类黄酮、简单酚酸、木质素等物质，在植物中酚类物质执行广泛的生理作用，包括调节植物新陈代谢和生长发育、使植物器官呈现颜色、吸收紫外线、抗逆境胁迫等。目前VIGS技术在茄科植物中已经用于酚类物质，特别是类黄酮次生代谢物生物合成途径中的多个关键酶基因功能的研究。刘和平[93]采用TRV-VIGS体系研究矮牵牛发现，PhACC1、PhACC2和PhAAE13 3个基因对矮牵牛花青素的生物合成起到关键的调控作用；陶小荣等[94]利用中国番茄黄化曲叶病毒的DNA-A与其卫星DNA构建VIGS载体并对其进行了改良，在矮牵牛中成功证明了类黄酮代谢途径中的关键酶——查尔酮合成酶(Chalcone synthase)基因CHS的功能。Pandey等[95]运用烟草脆裂病毒在渐狭叶烟草(Nicotianaattenuata)中证明了转录因子基因MYB是芦丁和绿原酸生物合成途径上的关键调控基因。Hoffmann等[96]利用VIGS技术在本氏烟中验证了木质素生物合成途径中的一个重要调控酶基因HCT的生物学功能。通过TRV-VIGS体系，朱峰等[97]和芦亮亮等[98]还分别在本氏烟和番茄中鉴定了水杨酸代谢调控和维生素E合成途径中的相关重要基因的功能。

3.3 茄科植物防御真菌病害信号传导路径中抗性相关重要基因的功能解析

近几年来，伴随VIGS体系的越来越多样化和愈加高效稳定，VIGS技术在茄科植物应答生物与非生物胁迫信号调控网络中关键基因的功能鉴定方面也得到了有效应用。其中包括植物-真菌互作、植物-细菌互作、抗病毒、抗线虫、抗植食性害虫以及耐热、抗旱等逆境胁迫响应信号通路中的重要基因。以下主要对茄科植物与真菌病原菌互作研究领域相关重要基因的功能鉴定进行小结。

目前，病毒诱导基因沉默技术已应用于多种茄科植物抵御真菌病原物相关关键基因的挖掘研究，其中包括番茄抗白粉病、番茄抗叶霉病、茄子抗黄萎病、辣椒抗白粉病等。Ve基因家族的成员编码类受体蛋白，介导多种茄科植物对黄萎病的抗性，刘军等[99]从茄属近缘种野生茄(Solanumlinnaeanum)的根部分离到了的一个Ve类基因的同源基因片段SlVe，通过构建重组的TRV-SlVe载体，抑制了野生茄中SlVe基因的表达，使野生茄失去了对茄子黄萎病的高抗性。Mlo基因家族成员负调控植物对白粉病的抗性，Zheng等[100]采用同源克隆法从辣椒中分离到了一个Mlo类基因CaMlo2，并采用烟草脆裂病毒诱导的基因沉默技术，在辣椒中分别沉默了CaMlo2及其同源基因CaMlo1，结果显示，与对照相比，沉默植株接种辣椒白粉病菌后，病原菌的菌落和生长量均显著减少，而且CaMlo2沉默植株的病原菌敏感性降低的更为显著。Ol-1基因为野生番茄(SolanumhabrochaitesG1.1560)中介导白粉病抗性的显性抗病基因，Pei等[101]以抗病番茄G1.1560为植物材料，通过构建免连接的TRV-LIC载体，沉默了受番茄白粉病菌诱导上调表达的多个候选基因序列，结果其中一个谷胱甘肽转移酶编码基因ShGSTU1的沉默，导致了G1.1560沉默植株出现感病症状，推测ShGSTU1基因可能为Ol-1介导的抗性信号传递路径中的重要基因。Mi-1基因存在于秘鲁番茄(Solanumperuvianum)等番茄野生种中，为根结线虫、蚜虫和粉虱的抗性基因，Ol-4和Ol-6基因与Mi-1均定位于番茄第6号染色体短臂上的同一抗病基因簇中，Ol-4和Ol-6基因介导对番茄白粉病的抗性，Seifi等[102]以对白粉病、线虫和蚜虫均具有抗性的番茄近等基因系NIL-Ol-4(含有Ol-4基因)和NIL-Ol-6(含有Ol-6基因)为研究材料，利用TRV-VIGS技术揭示了Ol-4和Ol-6基因是Mi-1基因的同源基因，2个近等基因系对根结线虫和番茄白粉病菌的抗性受同源连锁(如果不是同一个)的Mi-1同源基因的控制。在植物与病原真菌互作系统中，番茄与叶霉病菌(Cladosporiumfulvum)的非亲和互作符合基因对基因假说，寄主抗病基因(cf)与病原菌无毒基因(Avr)的编码产物相互作用后诱导植物产生过敏性坏死(Hypersensitive response,HR)等一系列抗病反应，抵御病原菌的侵染，造成病原菌最终死亡[103]。目前运用VIGS技术研究的番茄抗叶霉病相关基因主要集中于cf9/Avr9、cf4/Avr4介导的抗病反应调控通路[104-105]。如徐秋芳[106]采用基因型cf-4(HR-)对比Avr4/Cf-4(HR+)、基因型cf-9(HR-)对比Avr9/Cf-9(HR+)，利用双向电泳技术和cDNA-AFLP技术分别获得了cf9/Avr9和cf4/Avr4诱导番茄过敏性反应过程中差异表达的蛋白质和ACE(Acr/cfelicited)基因片段，并采用TRV介导的基因沉默方法，揭示其中天冬酰胺合成酶、钙离子结合蛋白等15个基因参与了cf9/Avr9和cf4/Avr4诱导的抗病反应。赵婷婷[107]针对cf-4等番茄抗病基因失去了对一些叶霉病菌生理小种抗性的育种现状，探索研究了抗病基因cf-19的抗病功能，通过重测序、简化基因组测序技术以及cDNA-AFLP等方法，定位cf-19基因于番茄1号染色体的短臂，筛选得到了cf-19的2个候选基因以及cf-19介导的抗性信号传递过程中的相关基因，并以烟草脆裂病毒为基础构建了这些基因的VIGS载体，优化了TRV-VIGS侵染系统，为深入研究cf-19基因激发的抗病性反应的分子调控奠定了基础。

4 VIGS技术在茄科植物基因功能研究中存在的问题和前景展望

与其他反向遗传学方法相比，由于病毒诱导基因沉默具有效率高、试验周期短、操作简易及高通量特点等显著优势，其已成为茄科植物多个研究领域特别是抗病反应信号传递过程中基因功能验证或鉴定的重要方法之一，但该技术体系在茄科植物上应用还有一些局限性，需要加以改进。

建立高效VIGS体系的关键点之一是选择和构建适合寄主植物的、可以有效沉默目的基因的VIGS载体，当前在茄科植物中应用的VIGS载体主要包含RNA病毒载体、RNA病毒的卫星病毒载体、DNA病毒载体、卫星DNA载体等4种，一般能引起寄主发生高效基因沉默的VIGS载体均具有植物对其敏感、病症轻或无、沉默信号分子在宿主体内能进行系统性扩散和扩增放大等特点，目前成功运用VIGS技术进行基因功能验证或鉴定的茄科植物主要包括普通番茄、本氏烟、普通烟草、矮牵牛等草本茄科植物，但对于枸杞属等灌木类茄科植物，由于生长童期长、病毒寄主范围的局限性，VIGS技术的应用还有一定的限制，只有Liu等[14]通过建立TRV-VIGS沉默体系，在宁夏枸杞和黑果枸杞的种子幼苗和种芽中显著抑制了PDS基因和镁离子螯合酶的H亚基(ChlH)基因的表达，但未能在枸杞果实中建立TRV诱导的沉默体系，今后需要选择和开发容易感染枸杞等木本茄科植物，而且易于在木质部生长、增殖、传播且病毒症状轻的病毒载体，从而实现对木本茄科植物发育调控、生长、产量以及果实等性状相关基因的功能验证和鉴定。

宿主诱导的基因沉默(Host induced gene silencing, HIGS)也是一种PTGS现象，是VIGS技术的拓展应用，其是以植食性害虫或病原菌致病或生长繁殖发育相关的重要基因为沉默靶标，通过在寄主植物中表达重组的HIGS载体(其中包括VIGS载体)，使害虫或病原物在危害植物时靶标基因的表达受到抑制，限制病虫对宿主的危害，使植物获得抗病虫能力[108]。目前，主要在单子叶植物和棉花与病原菌互作研究上应用较多，比如小麦-小麦白粉病菌(B.graminisf. sp.tritici)[109]、棉花-黄萎病菌(VerticilliumdahliaKleb.)[110]、小麦-小麦条锈病菌(Pucciniastriiformisf. sp.tritici)[111]、小麦-小麦叶锈病菌(Pucciniatriticina)[112]等互作系统，但在茄科植物抗病虫研究方面应用极少，随着越来越多昆虫和病原菌基因组测序工作的完成，在茄科植物中探索建立成熟高效的HIGS体系，不但对茄科植物害虫和病原菌的功能基因组解析和致病机制阐明具有重要推进作用，而且针对一些茄科植物病虫害抗源缺乏、抗病性易丧失的特点，HIGS技术为其创制抗病虫育种材料提供了一条新路径。