植物病程相关蛋白在植物抗病性中起着非常重要的作用。1970年，范·龙和范·坎门在烟草花叶病毒（TMV）诱发产生过敏性坏死反应（HR）的烟草叶片中发现了病程相关蛋白，最初这些蛋白被称为“b蛋白”。这些蛋白质除了受到烟草花叶病毒的诱导，还可以被真菌、细菌和其他病毒诱导产生。1980年，安东尼奥等将这类蛋白质命名为病原相关蛋白PR。至2022年，已在30多种植物中发现病程相关蛋白。PRs在被侵染组织乃至在整个植株中都有表达，与系统获得抗性（Systematic acquired resistance; SAR）有关，被认为是SAR的一个显著标志。

按照氨基酸序列、血清关系和酶分子生物学活性将PRs分为17个家族。尽管植物体内病程相关蛋白来源各异，但是它们在生物化学和分子结构方面呈现很多共同之处。①分子质量较小。一般为10～40千分贝，是单体，不是糖蛋白，这有利于PR蛋白在细胞内的转移。②有较强的稳定性。低pH下仍可保持可溶性。大部分PRs能抵抗内源性和外源性的蛋白酶、糖苷酶、重金属、尿素和高温等。③有酸性、碱性之分，两类PRs前体构成、定位、作用各不相同，半衰期为40～70小时，因此可以在胞内和胞间的积累较稳定。在烟草中发现的绝大多数PRs为酸性蛋白质。④进化上相对保守。来自不同植物的同类型PRs在物理、化学性质上相似，而且在分子结构、氨基酸组成和血清反应等方面也呈较高相似性。

PRs存在于植物根、茎、叶、花、果实的所有器官中，在叶片中的含量最多。在叶片中，病程相关蛋白存在于表皮细胞、叶肉细胞和维管束中，主要分布在隔室，如液泡、细胞壁和质外体中。PRs的分布与其等电点（PI值）及诱发菌与植物的亲和性有关，一般PI＜7的酸性PRs分布于细胞间隙中，而PI>7的碱性PRs分布于细胞液泡中。

大部分已发现的PRs家族的功能已经逐步被认知。PR-1是由病原物诱导的系统获得抗性防御信号增强的标志，但是它们的生活活性仍未知。PR-2具有胞内β-1,3-葡聚糖酶活性，PR-3（几丁质酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ），PR-4（几丁质酶Ⅰ、Ⅱ），PR-8，PR-11编码几丁质酶，具有几丁质酶活性，具有抗真菌的功能。PR-5属类甜蛋白（thaumatin-like蛋白），与甜味素同源但无甜味，可以降解真菌细胞膜。PR-6为蛋白酶抑制剂，在防御昆虫、微生物和线虫和其他草食动物方面起作用。PR-7为胞内内切蛋白酶，推测具有破坏真菌细胞壁的抗菌功能。PR-9为过氧化物酶的一种特殊形式，通过催化木质化强化植物细胞壁防御病原菌的侵害。PR-10与核糖核酸酶同源性很高，具有较弱的核糖核酸酶活性，初步认为内源表达PR-10可以降解病毒的RNA。PR-12为植物防卫素，PR-13为硫素，PR-14为脂质转运蛋白（LTPs），具有广谱抗真菌和抗细菌的活性。PR-15和PR-16存在于单子叶植物中，PR-15为草酸氧化酶，PR-16为类草酸氧化酶，二者均具有超氧化物歧化酶活性，能直接或间接刺激植物本身产生防御反应。PR-17蛋白存在于被感染的烟草、小麦和大麦中，与锌依赖蛋白酶家族的活性部位具有序列相似性。并不是所有的PR家族在每种物种中都存在，PR蛋白的诱导表达在不同的物种间差别很大。每一类病程相关蛋白都有一个基因家族编码，有许多异构体，不同植物中诱导生成的同一种功能的病程相关蛋白也有差异。

PRs是植物产生的自我保护的物质，最先在植物受侵染的部位产生，不同家族的PRs通过不同的方式发挥不同的功能，增强植物的抗性。根据目前已经鉴定的PRs的功能，其作用机理大致可以分为以下几种。

抑制病菌的生长或病毒的复制。编码水解酶类如几丁质酶、葡聚糖酶等的PRs能够水解真菌和细菌细胞壁中的几丁质和葡萄糖，降解产物具有诱发植物其他抗性的作用，从而抑制真菌和细菌的生长。病毒复制子能够抑制病毒的复制，从而阻止病毒的侵染。一些PRs是蛋白酶抑制剂，能够抑制病原物中蛋白的合成，从而抑制病原物的生长。已经从几十种植物中克隆到PR蛋白基因，通过基因工程手段在植物中导入PR蛋白基因达到增强植物抗病性的目的。

加固细胞壁，自我保护。一类PR蛋白为细胞壁结构蛋白，如在双子叶植物中发现的细胞壁结构蛋白伸展蛋白（extensins）及相关富羟脯氨酸糖蛋白（HRGPs）、富脯氨酸蛋白和富甘氨酸蛋白（GRP）。在植物被侵染部位，这类积累通过加固细胞壁阻止病原物侵染，达到自我保护的目的。此外，病原物诱导的过氧化物酶等PR蛋白能够促进木质素、木栓质的合成与积累，限制了病原物在植物细胞内的扩展。

植物抗毒素和细胞内毒素。植物PRs还有一类芳香族类生物合成酶，这些酶能诱导植物合成一系列抗毒素。存在于大麦、小麦和一些双子叶植物中的富赖氨酸硫素（Thionins）、富半胱氨酸抗微生物多肽等PR蛋白，具有细胞毒性，能够抑制病原细菌和真菌的生长。

许多因素都可以诱导病程相关蛋白的产生，归纳起来这些因素包括生物诱导因子、生理性诱导因子和化学诱导因子。植物病原真菌、细菌、病毒、类病毒、类菌原体等侵染或接种植物，真菌或细菌的培养滤液及某种提纯的成分（如细菌的脂多糖等）渗透到植物体内均可诱导相应的植物产生病程相关蛋白。生理性诱导因子中，烟草在开花过程中，番茄和千日红等自然落叶、心叶烟缺乏营养、豇豆和黄瓜细胞发生质壁分离时，均可分离到病程相关蛋白。化学诱导因子，如乙烯和其他高浓度的植物激素、聚丙烯酸、多聚腺苷酸、2-氯乙烯膦酸、苯甲酸及其衍生物（如水杨酸、阿斯匹林等）均可诱导病程相关蛋白的合成。

PR蛋白与植物对病原菌的诱导抗性有关。PR-1家族在受病原或水杨酸诱导的PR蛋白中占据着重要地位，被普遍用作SAR的标志。植物几丁质酶是植物与病原相互作用中植物防御反应中的重要PR类蛋白，能够降解含几丁质的真菌细胞壁，也能在抵抗含几丁质的昆虫中起到作用。PR10家族在生物胁迫和非生物胁迫条件下都可以被诱导表达，苜蓿MsPR10-1编码一个与PR-10非常相似的多肽，其转录水平在非亲和互作时期的叶缘中含量特别高，在靠近和远离侵染点的维管束中表达。β-1,3-葡聚糖酶基因和甜蛋白基因在无毒性条锈菌侵染的小麦叶片中上调表达，并在侵染位点的小麦细胞壁中大量积累。表明植物可以通过调控病程相关蛋白基因的表达来抵御外界的侵染而使植物产生抗病性。

PR蛋白的发现开辟了利用基因工程防治真菌病害的新途径，转病程相关蛋白基因的转基因植物已经应用在病原物与植物寄主互作研究和抗病育种中。