2.植物RIPs的分類根據分子結構和性質RIPs分為兩類。
(1)I型RIPs隻有一條多肽鏈，相對分子質量大約30000，如商陸抗病毒蛋白（pokeweedantiviralprotein，PAP），它是第1個被發現的I型RIPs；此外還有麥芽凝集素（tritin）、苦瓜抑製劑（momordin）、多花樹毒蛋白（gelonin）、絲瓜素（1uffin）均為一條鏈的蛋白，對無細胞係統的蛋白質合成有強烈的抑製作用，而對完整細胞或動物毒性很小或無毒，稱為單鏈核糖體滅活蛋白，簡稱單鏈蛋白或單鏈毒素、半毒素。
(2)Ⅱ型RIPs是由A、B兩條鏈組成的高毒性毒蛋白，相對分子質量大約60000，如蓖麻毒蛋白（ricin）、相思子毒蛋白（abrin）等。A鏈與I型RIPs同源，是毒性分子，B鏈是凝集素，能結合到細胞膜表麵並協助A鏈進入細胞。從結構和基因的分析表明，Ⅱ型RIPs可能是由I型RIPs進化來的。
3.RIP基因的應用
離體研究表明，從大麥種子中純化的RIP在500μg/m1的濃度下，即可抑製立枯絲核菌的生長，天花粉蛋白對9種不同的真菌都有抑製作用。1992年，Logemann等將大麥胚乳RIP基因在馬鈴薯創傷誘導基因wunl的啟動子控製下轉入煙草，明顯提高了煙草對立枯絲核菌的抗性。大麥種子RIP的轉基因煙草在感染立枯絲核菌時，病情指數與對照相比下降了51％。玉米胚乳胞質中b-32的轉基因煙草以及表達商陸抗病毒蛋白（PAP-Ⅱ）基因的煙草同樣在立枯絲核菌浸染時，抗病性增強，轉基因煙草生長發育正常。
但是RIPs也有滅活植物自身核糖體，殺死自身細胞的可能性，因此在正常情況下，植物必然會采取措施防止這種自殺行為的發生：①核糖體對自身的RIP具有抗性。②以不具活性的核糖體前體形式存在，必要時再加工成活性狀態，如帶有C末端擴展序列的肥皂草素S6、TCS是無活性的。但玉米胚乳胞質中pro-RIP酶原似乎並不是防止其自身核糖體免受活性RIP（αβRIP）破壞的一種機製，至於pro-RIP在其中所起的作用目前並不清楚，可能與植物的發芽等生理過程有關。③大多數雙子葉植物的RIPs是分泌性蛋白，這可能是保護自身核糖體的一種機製。④RIPs與自身核糖體是分離的，如PAP定位於細胞壁與細胞膜之間的基質中，saporin積累在細胞間或液泡內，這種區室化分布就防止了RIPs對自身核糖體的作用；⑤單子葉植物禾穀類如玉米胚乳b-32，大麥RIPs，小麥tritin-s存在於細胞質中，與核糖體直接接觸，但並不滅活自身核糖體，推測可能是由於細胞質中一些可溶性因子，如核糖體蛋白參與維持了核糖體的某種構象所致。
(三)幾丁質酶基因及其應用
1.幾丁質酶作用原理
植物幾丁質酶主要水解幾丁質多聚體的β-1,4-糖苷鍵，產生N-乙酰氨基葡萄糖寡聚體。幾丁質酶可抑製真菌菌絲生長和孢子萌發。現已證明，提純的幾丁質酶能抑製20多種病原和非病原的真菌菌絲生長和孢子萌發，主要是通過水解真菌的菌絲生長端點來抑製真菌生長。通過降解菌絲生長端部新合成的幾丁質，破壞菌絲頂端生長，使其頂端細胞壁變薄，繼而發生球狀突起，最後原生細胞膜破裂。幾丁質酶不同的同工酶形式對真菌的作用不同。I類幾丁質酶分布於液泡中，在體外有強烈的抑製真菌生長作用。當入侵的病原菌破壞植物細胞壁後，I類幾丁質酶被釋放出來，水解菌絲細胞壁、抑製孢子萌發。尤其與β-1，3θ葡萄糖、核糖體失活蛋白等共同存在時，其抑菌作用更為強烈。Ⅱ類幾丁質酶在細胞外的細胞間隙中，可通過分解病原菌的幾丁質，產生作為激發子的幾丁質寡聚體，而誘導周圍細胞對病原菌作出反應，促使胞內幾丁質酶的含量升高。
2.幾丁質酶基因的應用
目前，在植物抗病基因工程研究中，幾丁質酶基因主要應用於3個方麵：①把其他來源的幾丁質酶基因導入寄主植物中，以提高植物幾丁質酶的表達水平；②改造植物原有的幾丁質酶基因，改換強啟動子、導入增強子等，以增加幾丁質酶基因的表達量；③改造野生生防菌株，通過轉基因使生防菌株獲得新的抗病機製。
1996年Clark等使用木黴（Trichodermareesei）的纖維酶基因cbhl啟動子，可使T.harzianum中幾丁質酶產量提高5倍，而總的幾丁質酶活性提高10倍。幾丁質酶基因的過度表達將產生更有效的抗真菌性生防因子。近年來，英國學者通過向雙子葉植物引入編碼幾丁質酶外源DNA，產生表達該酶的轉基因植株能抑製真菌病原體。已經獲得的轉基因植株包括煙草、大豆、棉花、水稻和玉米。與此同時，美國DNAPlantTechnology公司也己就抗真菌轉基因植物獲得美國專利。該專利內容是幾丁質酶基因能夠分解真菌細胞壁，從而摧毀真菌；經基因操作技術將酶基因整合入植物基因組中，從而提高植物的抗病能力。該公司期望除在栽培期間顯示抗病性外，還能防止收獲後保存期引起的真菌汙染。現已用番茄、馬鈴薯、甜菜等多種作物表達幾丁質酶基因獲得成功。
(四)β-l,3-葡聚糖酶基因及其應用
1.β-l,3-葡聚糖酶基因的作用原理
β-l,3-葡聚糖酶能催化於β-l,3-葡聚糖多聚體（大多數植物病原真菌細胞壁的主要成分之一）的水解，從而抑製真菌的生長與增殖。植物β-l,3-葡聚糖酶可由病原物、化學或物理因子誘導產生。TMV、水楊酸鹽、乙烯及機械傷害誘導了煙草基因編碼的酸性和基本的兩種β-l,3-葡聚糖酶不同程度的表達；紫外線照射、機械損傷可誘導煙草細胞內β-l,3-葡聚糖酶及幾丁質酶的產生。尤其是當病原真菌浸染能誘導β-l,3-葡聚糖酶等的快速積累，是植物抵抗病原真菌浸染的主要防衛反應之一。
迄今為止，至少已從9個植物品種中分離純化得到了26種β-l,3-葡聚糖酶和它們的cDNA克隆，一些蛋白質的氨基酸序列及其基因的核苷酸序列也被測出。這些β-葡聚糖酶至少可分為3個結構上不同的類型。第1類包括4個堿性異構體，它們在氨基酸序列上的同源性很高，僅有1％的差異。第2類包括6種異構體，4種是酸性的，它們在氨基酸序列有18％的不同。第1、第2兩類之間的氨基酸序列有48.4％的差別。第3類中隻含有一種，是酸性蛋白質，它和第1第2兩類之間氨基酸序列的差異是43％。該酶的催化活性依賴於其結構中的天冬酰胺和穀氨酰胺以及色氨酸和酪氨酸殘基。
2.β-l,3-葡聚糖酶基因的應用
正常情況下，β-l,3-葡聚糖酶在植物體內隻有低水平的組成型表達。植物在病原真菌入侵後，β-l,3-葡聚糖酶及幾丁質酶防衛蛋白在細胞內積累增加，而這些蛋白往往表達量不夠，或表達期太晚，或由於病原真菌分泌蛋白對內源β-l,3-葡聚糖酶的抑製等，以致不能使植物體免受病害。將外源β-l,3-葡聚糖酶基因導入植物，可提高植物對病原真菌的抗性。
Yoshikawa等將來自大豆的β-l,3-葡聚糖酶基因導入煙草中，獲得了高效表達。研究結果顯示，其β-l,3-葡聚糖酶活性是非轉基因煙草植株中的4倍，轉基因煙草表現出對Phytophthoraparasitica和Alteriaaltenata的良好抗性，β-l,3-葡聚糖酶活性與抗病性之間存在較高的相關性。Jensen等將一種來自細菌的β-l,3-葡聚糖酶基因經修飾後導入大麥；與大麥自身的β-l,3-葡聚糖酶同工酶EⅡ基因相匹配，轉基因大麥獲得了有效表達，該外源基因同bar、gus基因一起，均在T117個後代植株中被檢測出。而未經修飾的基因導入後則未被檢測出活性。
(五)抗菌肽基因及其應用
抗菌肽是以昆蟲抗菌肽為代表的一類具有抗菌作用的小分子肽。白1989年Boman從天蠶的免疫血淋巴中發現了第1種抗菌肽——天蠶素（cecropin）以來，在昆蟲中已發現大量的抗細菌肽、抗真菌肽以及既抗細菌又抗真菌的抗菌肽，有100多種。近年來有研究表明低等動物和哺乳動物在長期的進化過程中也選擇了多種小分子物質（如抗菌肽）來作為自身的防禦物質。目前已在青蛙皮膚中發現了magainin、bombinins、brevinins等，在亞洲蟾蜍中分離到BLP（hombinin-like-peptide），在豬小腸中發現天蠶素類似物Cecp以及在鼠類和人的皮膚中發現了小分子的抗菌肽。此外，在大腸埃希菌、乳酸菌和革蘭陰性菌中也發現Microcins、Lantibiotics及Lactococcin等幾十種細菌來源的抗菌肽。西班牙學者J.Lacadena又在巨大曲黴的分泌物中發現了抗真菌肽（AFP）。因此，抗菌肽被認為是從細菌到哺乳動物普遍存在的一類防禦性多肽，對生物的天然免疫起關鍵作用。由於其具有抗細菌、真菌、瘧原蟲及抑殺病毒，並對腫瘤細胞和癌細胞有明顯的殺傷作用而對正常真核細胞不起作用的特點，因而在植物抗病育種上有著良好的發展前景。
1.抗菌肽的結構及作用機製
(1)抗菌肽的分子結構和生物學效應目前已確定了20幾種抗菌肽的一級結構，發現來自不同物種的抗菌肽一級結構有著不少相似之處：肽的N端富含親水的氨基酸殘基，特別是堿性氨基酸如賴氨酸、精氨酸，而C端則含較多的疏水殘基，且末端均酰胺化。Boman研究表明，C端的酰胺化對抗菌肽的廣譜抗菌極為重要。在肽的許多特定位置有一些保守的殘基，有些位置盡管殘基不同，但仍是保守替換。來自不同目或種的昆蟲抗菌肽，其一級結構中構成分子的氨基酸序列高度同源。根據它們的氨基酸組成和結構特征又可分為4類；即天蠶素類（cecropins）、昆蟲防禦素（insectdefensins）、富含脯氨酸的抗菌肽和富含甘氨酸的抗菌肽。
(2)抗菌肽的作用機製
盡管關於抗菌肽的作用機製已研究得較多，但目前對其機製仍未明了。現行的抗菌肽作用模型認為抗菌肽通過在細胞膜上形成孔洞，造成內容物大量外泄而致使細胞死亡。Chfisteson等認為，抗菌肽首先通過靜電作用被吸引到膜表麵，然後疏水尾部插入細胞膜中的疏水區域，通過改變膜構象，多個抗菌肽聚合在膜上形成孔洞，造成物質泄露和細胞死亡。Fink等認為隻有C端的疏水螺旋插入膜中，而N端的雙親螺旋隻結合在膜表麵。Juvvadi推測抗菌作用的第1步是抗菌肽的陽離子與膜上磷脂基團的陽離子之間相互作用，再與膜上碳氫化合物互作，然後疏水螺旋插入膜上，聚合形成孔道。
2.抗菌肽在植物抗病基因工程中的應用
抗菌肽基因工程在模式植物煙草與馬鈴薯中首先獲得成功。1996年Jaynes等報道，將Shiva-1和SB-37基因轉入煙草和馬鈴薯中，獲得的轉Shiva-1基因的煙草上青枯病發病延遲，病情指數低下，植株死亡率降低。張滿朝等將人防禦素-1導入煙草，轉基因植株對TMV具有明顯抗性。在禾穀類作物中，李丹青等序合成的柞蠶cecD基因與穿梭質粒DCO24重組後導入根癌農杆菌，以此轉化水稻也取得一定進展。在木本及果樹植物中，也獲得了轉抗菌肽基因植株。NorelⅡ獲得轉attacinE的轉基因蘋果植株，轉基因植株對Erwiniaamylovora抗性增強。
(六)病毒衛星RNA的利用
所謂衛星RNA（SatelliteRNA）是指在複製和包裝時需其他病毒的小分子RNA，與輔用病毒在核酸序列上沒有任何同源性。衛星RNA隻要在輔助複製酶病毒的衣殼中，在體內和體外都有很高的穩定性。實驗表明，衛星RNA可以幹擾和抑製輔助病毒的複製。因此，人們認為可以把衛星RNA轉入植物從而獲得抗病毒的轉基因植物。1986年Bawlcome等成功地將CMV衛星RNA導入煙草，獲得了表達全長序列衛星RNA的工程煙草植株，對該病毒或相關病毒的複製和症狀表現有抑製效果。1988年，吳世宣、田波等將CMV的衛星RNA反轉錄為cDNA，加上調控序列，通過Ti質粒引入煙草，從而在我國首次培育出抗CMV的煙草植株。
(七)病毒複製酶基因及其應用
研究表明，向植物體內轉入缺損的病毒複製酶基因，表達出的無功能的缺損的複製酶可以與有功能的複製酶相互競爭，從而幹擾病毒的正常複製。1990年，GolemoboskⅡ將煙草花葉病毒TMVul株係的非結構基因導入煙草，獲得了對TMV免疫性抗性的工程植株。將豌豆早枯病毒（PEBV）的複製酶C端編碼序列轉入煙草後，轉基因煙草對PEBV、胡椒環斑病毒（PRV）和煙草脆裂病毒都表現出抗性。將黃瓜花葉病毒的複製酶基因通過限製性內切酶切去其活性中心的GDD區域後，將缺損的基因轉入煙草，轉基因煙草對缺損的複製酶株係相同的病毒具有抗性。病毒的複製酶基因賦予植物相當高的對病毒的抗性，但其作用機製還不十分清楚。從實驗室結果來看，病毒複製酶基因所介導的抗性遠遠強於CP基因介導的抗性。其最大優點在於，即使對轉基因植株使用很高濃度的病毒或其RNA，抗性仍然明顯。
(八)溶菌酶基因及其應用
溶菌酶是由弗萊明在1922年發現的，它是一種有效的抗菌劑，全稱為1,4-β-N-溶菌酶，又稱黏肽N-乙酰基胞壁酰水解酶。它能切斷肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的β-1,4-糖苷鍵之間的聯結，破壞肽聚糖支架，在內部滲透壓的作用下細胞脹裂開，引起細菌裂解。人和動物細胞無細胞壁結構亦無肽聚糖，故溶菌酶對人體細胞無毒性作用。
在植物中，內源溶菌酶存在於液泡裏，而細菌浸染植物後是在寄主的細胞間隙繁殖，這樣內源溶菌酶因不能與病菌接觸而難以奏效。當細菌達到一定數量致使植物發病並使植物液泡破裂時，釋放出的內源溶菌酶已難以有效地控製病菌的進一步擴展了。於是人們設想通過把一種外源溶菌酶基因導入轉基因植物並使其在信號肽的引導下表達分泌溶菌酶到細胞間隙，從而實現抗菌蛋白與病菌在時間和空間上一致，達到抗病的目的。目前已有3種不同的溶菌酶基因（雞卵清、T4噬菌體和人的溶菌酶）被應用到植物抗細菌基因工程。利用這種策略得到的轉基因馬鈴薯明顯提高了對E.carotovorassp.atroseptica的抗性。
(九)硫堇
硫堇（thionin）是一類首先在禾本科植物種子中發現的相對分子質量為5000左右的堿性蛋白，氨基酸殘基數為45～47，根據含有半胱氨酸Cys的多少可分為兩類，一類含8個Cys，而另一類隻含6個，如在radish貯藏器官及Abyssiniacabbage種子中得到的硫堇都含6個Cys，而禾本科植物的種子、葉的硫堇蛋白都含有8個Cys。在所有的硫堇蛋白中具保守的氨基酸殘基序列是3、4、16、27、33和41位的Cys，10位的Arg以及13位的芳香族氨基酸殘基。三維結構研究表明無論是含8個Cys的或6個Cys的硫堇都具有相似的“L”形結構，其長臂由兩條反平行的α-螺旋構成，短臂由兩條反平行的β-鏈構成的β-折疊形成。從小麥種子得到的兩種含8個Cys的硫堇。α-1-purothionin和β-purothionin都包含一個磷脂結合的位點，這可能是它們對動物及植物細胞產生毒性的原因所在。