3 用于植物抗病基因工程的目的基因
3.1 植物抗病基因
狭义上的抗病基因 R(resistance gene) 是指寄主体内能特异性识别病原并激发抗病反应的基因，它与病原菌的无毒基因 Avr (avirulence gene) 互补。编码胞外和胞内两种类型的受体蛋白，是抗病反应信号转导链的起始组份，当与病原菌的无毒基因直接或间接编码产物(配体)互补结合后，启动并传导信号，激发如过敏反应 HR (hypersensitive osponse) 和系统获得抗性 SAR (System acquired resistance) 的抗病反应。由于 R 基因是一类诱导表达的不知产物和性质的基因，传统的基因分离方法不再适合。因此分离 R 基因一直是个难题。第一个植物 R 基因 Hml 是1992年 Johal 等用转座子标签法 (transposon tagging) 克隆到的。近年来随着图位克隆 (positional cloning) 等方法在 R 基因分离上的成功应用，已先后分离出近20个抗病基因。
3.2 病原体无毒基因
目前无毒基因在植物抗病基因工程上的实际应用远比植物本身的抗病基因广，且有良好的应用前景，因此对无毒基因的克隆具有重要的意义。克隆无毒基因主要有：(1)基因库互补法。通过细菌交配实验，将一个病原菌小种基因文库的克隆互补到另一个小种菌株中，从而使后者的寄主特异性发生改变而进行克隆；(2)产物导向法。根据无毒基因编码的产物性质，先分离无毒基因的转录产物合成寡核苷酸探针，然后从病原菌基因组文库或 cDNA 文库中筛选无毒基因克隆。Avr4 和 Avr9 便是用此方法克隆到的；(3)转座子标签法。与 R 基因转座子标签法克隆方法类似，只是所用的是原核生物转座子如Tn5。
3.3 植物防卫反应基因
植物的防卫机制极其复杂，包括水解酶和病程相关蛋白 (PR蛋白) 的产生、植物保卫素的合成和积累、细胞壁的木质化作用以及富含轻脯氨酸糖蛋白在细胞壁的积累等许多方面。这里主要介绍植物产生的水解酶和PR蛋白。
3.3.1 几丁质酶基因和葡聚糖酶基因 几丁质酶 chitinase 和葡聚糖酶在正常情况下只在植物体内有低水平的组成型表达。但病原菌侵染、诱导物处理及各种伤害可诱导产生高水平的 chitinase 和葡聚糖酶。这两种酶的作用底物在植物中不存在，但存在于大多数真菌的细胞壁中。纯化的几丁质酶和葡聚糖酶单独或同时存在，都能抑制病原真菌的生长。自1986年 schlumbaum 等首次报道提纯的菜豆几丁质酶具有抗真菌活性以来，已经相继从菜豆、水稻、烟草、油菜、马铃薯、小麦、玉米和甜菜等多种植物中克隆到了几丁质酶基因，对立枯丝菌等20多种真菌表现出体外抑菌活性。一些葡聚糖酶基因也从大豆、大麦、烟草等作物中分离，与合适的启动子构建重组质粒后转化植物获得了转基因植物。
3.3.2 溶菌酶基因 溶菌酶具有几丁质酶和葡聚糖酶的双重活性，对植物病原菌表现出很强的裂解活性。在已获得的 T4 噬菌体溶菌酶基因的转基因马铃薯中，虽然只有低水平的合成表达，但能有效地分泌到胞间隙中，明显提高对马铃薯黑胫病的抗性。
