目前，大部分的葡萄酒蛋白都 被证实属于致病相关蛋白 （PR proteins）。在生长季节，这些蛋白质在葡萄藤叶以及浆果中以发育依赖性和可诱导的方式表达，人们认为这些蛋白在叶和果实部位的表达，扮演着抗真菌以及其他逆境条件的角色。因为它们对于蛋白水解和葡萄酒特有的低pH值条件具有天然的抗性，葡萄酒的酿造过程也可以被视为纯化葡萄PR蛋白质的策略。这些蛋白质在葡萄酒内不可避免的积累是一个技术上的恼人之处，因为它们对于葡萄酒的纯度和稳定性具有负面影响。对葡萄品种进行遗传修饰，使PR蛋白的表达量下调将能够提高葡萄酒的稳定性，但是却又会增加植株本身对真菌的易感性，而且目前的研究潮流确实是向相反的方向进行的，既通过增加植株内这些蛋白质的含量从而增加植物对抗疾病发生的能力——这一潮流也很可能引发在改造葡萄品种中关于蛋白质不稳定性的一些问题。
葡萄应该是全球范围内具有最高经济价值的水果，体现其果实在生产葡萄酒、果汁、餐桌水果、葡萄干以及多种有机化合物中的重要作用。Vitis.vinifera是其中最重要的一种栽培品种，因为它在葡萄酒制造中品质最佳。但是，V.vinifera对多种疾病都表现出易感性。真菌感染是全世界葡萄种植业面临的一个主要问题（表1）。对葡萄栽培威胁最大的真菌疾病的病原是白粉菌和霜霉菌，它们是在19世纪由美洲本地野生的Vitis传入欧洲的。一般而言，通过降低植株的生命力和感染浆果后导致繁殖力低下，真菌的感染会导致葡萄减产以及浆果和葡萄酒品质的下降。对于这类疾病的控制一般都是通过大面积的使用真菌毒剂实现。这种方法在经济学上的成本以及对于环境的负面影响使得人们考虑寻求其他的替代策略，包括增强宿主的抵抗机制。
病理发生相关蛋白
致病相关性蛋白质（PR proteins）是一类典型的酸性蛋白，具有低分子质量，并对蛋白水解和低pH值具有高抗性。它们包括14个在结构和功能上不相关的蛋白质家族，其中一些已经在葡萄藤中被检测到（见表2）。这些家族中的若干成员表现出能够破坏寄生物的结构的活性，因此在体外生化分析中具有抗真菌的作用，暗示这些蛋白在植物防御机制中可能扮演的角色。这类蛋白包括PR-5（类奇甜蛋白以及逆渗透蛋白）、PR-2（p-1，3-葡聚糖酶）、PR-3和PR-4蛋白（几丁质酶chitinases），后者是能分别催化3-1，3-葡聚糖和几丁质水解的酶。3-1,3-葡聚糖和几丁质都是大多数高等真菌的细胞壁组分。
已经有一些关于PR蛋白在葡萄中的诱导表达，以及它们在葡萄生长季节中积累的报道。这一现象在健康的葡萄浆果中，以发育依赖性的方式发生，是果实成熟过程中的一种正常现象，葡萄的成熟很明显诱导了这些基因的表达。在葡萄成熟过程中，编码PR蛋白的基因表达显著提高。成熟后，以每个浆果以及每克果肉（鲜重）为单位衡量，蛋白总量显著增加，但是在成熟过程中仅合成了大量蛋白中的少数几种。在葡萄成熟果中积累最多的两种可溶性蛋白是几丁质酶和类奇甜蛋白。有报道成熟的葡萄中一半的可溶性蛋白都是几丁质酶。 在叶子和未成熟果实中也可以诱导PR蛋白的表达，是属于经典PR蛋白基因诱导（创伤，化学刺激，真菌感染和厌氧压力）下的一类诱导防御反应。总之，这些过程调控PR蛋白在葡萄中的表达水平和比例，并且似乎依赖于栽培人员、地域、气候以及农业实践等因素。因此，在成熟的葡萄中蛋白质存在的实际形式是与精确的环境条件，以及植物生长过程中的病理情况相关的。在成熟葡萄中积累的蛋白质上是不一致的，近期的研究显示在植物生长过程中主导的环境条件将决定成熟的果实中积累的主要多肽种类。
葡萄酒中的PR蛋白
葡萄酒，如同许多其他天然的食品，包含多种多样的营养物质——其中最重要的是蛋白质。这些多聚物对于葡萄酒的营养价值并没有显著的贡献，因为它们在酒中的含量实在是微乎其微，数值大概波动在每升15~230mg。然而，它们却具有重要的技术和经济学上的意义，因为它们很大程度上影响着葡萄酒的清澈度和稳定性。白葡萄酒中蛋白质的不稳定性是经济酒类中最重要的非微生物破坏因素。酒中蛋白质的凝固形成不利的储存条件，从而导致它们的聚合。这些变性的蛋白质随即沉降从而形成无定形沉淀或沉积物；或者絮结在瓶装酒中产生悬浮的，令人不悦的胶状薄雾，从而降低了酒的经济价值，不利于销售。透明度是另一个影响酒的品质的关键性因素，因为它关系到酒对于消费者的第一印象，有胶状薄雾或者雾状沉淀的的葡萄酒会遭到理所当然的拒绝，不论它实际的口感有多美味。因此保证葡萄酒不论在何种储存条件下都能够维持稳定清澈是至关重要的。虽然葡萄酒中的大多数蛋白质具有很大的多样性，但是它们都在结构上相联系，并定义为PR蛋白，而不考虑葡萄品种、地域、年份以及酿造条件的多样性。更细节化的一项研究表明，主要的胶状薄雾形成蛋白质是几丁质酶（PR-3家族）以及类奇甜蛋白（PR-5家族），另外胶状薄雾形成蛋白组分中一个13kDa的小蛋白是属于PR-4家族。
另一项研究结果显示，葡萄酒中含有大量（数十甚至可能上百种）不同种类的多肽，它们大多具有相似的分子质量但在电荷水平上有差异。在大多数葡萄酒的多肽中都可以观测到结构上的相似性，提示在PR蛋白之间很可能具有同源性，特别是在逆渗透蛋白和类奇甜蛋白之间。所有的葡萄的栽培变种都能合成一套PR蛋白，与参与在酒中形成胶状薄雾的相同。这些葡萄酒蛋白来源于葡萄酒浆，并由于其天然的对抗蛋白水解作用和酸性pH值的能力，在酿造过程中得以保存下来。由于这些原因，酿酒工艺可以被视为PR蛋白的“纯化策略”。葡萄中大部分的其他蛋白质或者在葡萄汁中发生沉淀，或者在蛋白酶解过程中被降解。矛盾的问题是，葡萄中的PR蛋白在短期和中期状态中（葡萄汁以及酿酒过程）是非常稳定的蛋白质，但在长期的状态下（葡萄酒）却变得不稳定。因此，PR蛋白在葡萄酒中不可避免的积累就成为了技术上的一大挑战，并且难以逾越。
斑脱土（Bentonite）优化（在那些葡萄酒中部分可溶的蛋白形成细微的沉淀或者析出之后，精细的添加一种吸附性的化合物）是葡萄酒加工中普遍运用的，去除酒中可能导致胶状薄雾的蛋白质的澄清方法。作为一种阳离子交换剂，斑脱土并不特异性的针对蛋白质起作用，从而也导致形成葡萄酒中芳香和风味的化合物的丢失，这也促使研究人员不断的寻找更好的替代方法。然而，研发能够从酒中特异性的移除蛋白质的方法学上的替代品受到若干因素的制约。
将葡萄酒中的蛋白质酶促降解为小肽段或者构成它们的氨基酸被认为是斑脱土纯化的一个替代方案。确实在温度大于35℃的条件下，经过商业蛋白水解酶处理的果汁和葡萄酒蛋白总量降低了。但不幸的是，在正常的酿酒和酒类储存条件下，葡萄汁和酒中含有的胶状薄雾形成蛋白表现出对葡萄或者酵母来源的蛋白酶以及其他非葡萄来源的蛋白水解酶具有高度抗性。商业化蛋白水解酶的制备是通过异源性蛋白质（例如牛血清白蛋白）激活并添加到果汁和酿造状态下的葡萄酒中去，表明酒中缺乏能够保护葡萄酒中的蛋白质免受水解作用的酶的抑制剂或者其他化合物。此外，葡萄酒蛋白对于制备过程中蛋白水解酶的显著的抗性不会受到酒中其他组分存在与否的影响，表明这种抗性是这些蛋白质分子内在的性质。但是，在大于35℃的温度条件，或者碱性pH值，或者经过乙醇（50% v/v）沉降处理的蛋白，则可以在果汁和酒中检测到蛋白水解作用，提示这种蛋白水解的抗性来自于PR蛋白的天然构象。考虑到已知其他植物中的PR蛋白也具有蛋白水解抗性，这一现象也在意料之中了。
使用特异的、固定的抗体来移除PR蛋白则不得不将葡萄酒本身的低pH值特点考虑在内，不适合进行免疫抗原抗体的结合反应。确实，免疫球蛋白的构象在pH2.5~3.0的条件下是可逆转变的，因此会阻碍它们与抗原的结合。
其他可用的方法也都具有不良的效果。超滤技术能移除大多数的蛋白质，但是也同时导致在形成风味、芳香以及色泽中重要的功能性化合物的丢失，蛋白质残基会滞留在滤器中，导致重生的成本很高。固定的葡萄原花青素通过结合葡萄酒中的蛋白质形成蛋白质稳态的酒。但是其运用有限，原因是，经历少量的循环再生利用之后，结合蛋白质的能力就显著降低了。瞬间巴氏消毒，用于在注入容器前杀灭腐败性的微生物，对于酒的品质具有重要的决定性的作用。因此缺乏合适的特异性移除葡萄酒中蛋白质的方法促使研究人员寻找其他的替代对策。
基因工程再造葡萄藤
V.vinifera野生型的突变体对于真菌感染具有特征的敏感性，虽然在不同栽培变种之间易感性的程度不同，同时也可能受到天气状况以及其他一切可能影响到PR蛋白合成和积累的因子，以及其他天然防卫机制的影响。因此这些葡萄所酿造的葡萄酒含有不同总量的PR蛋白，相应的表现出在形成胶状薄雾上不同的趋势。杀真菌剂可以成功的控制葡萄感染真菌类疾病，但是，普遍使用杀真菌剂会带来高的经济学成本以及对环境的破坏性后果。转基因技术涉及到使用在其他植物基因组中表达的，编码具有抗真菌活性蛋白的外源性基因。该技术在葡萄中已经得到成功的应用。
基因移植技术最看好的候选基因包括编码几丁质酶或者（3-1,3-葡聚糖酶）的基因。第一个关于葡萄抗真菌耐受的报道是将木霉中的几丁质酶（一种几丁质内切酶）转到V.vinifera的突变体中。相继的，葡萄根茎41B使用病原体诱导的启动子序列（从紫花苜蓿中克隆）调控，以及均二苯乙烯合成酶基因（从葡萄中克隆）都用作为增加植株对真菌类疾病的抵抗力的手段，特别是针对灰葡萄孢（Botrytis cinerea）以及葡萄顶枯病（Eutypa lata）。目前一个水稻的几丁质酶基因通过土壤杆菌感染被转入葡萄的体细胞胚中。一些转化子表现出对由Unicirula.necator引起的白粉病的抗性的提高。
关于通过过表达PR蛋白来获得植物对真菌感染抵抗能力提高的潮流不可避免的具有严重的缺陷。难以否认，经过遗传修饰后的葡萄由于过表达PR蛋白，将引发酿酒中蛋白质不稳定性相关的问题，目前也仅能够以酒的品质为代价进行妥协。目前分子生物学的应用正飞速发展，与酒的混浊相关的问题可以通过遗传修饰葡萄中基因表达的的模式来克服。因此降低编码PR蛋白基因的表达，很可能减少甚至根除葡萄酒中蛋白质不稳定相关的难题。但是，考虑到PR蛋白在生理学中的作用，修饰后的低表达PR蛋白的葡萄必然对于真菌类病原微生物的感染抵抗能力降低。换言之，目前的技术允许我们制造抵抗真菌感染的葡萄，能获得更高的葡萄产量，但是在造酒方面将面临不稳定性上的更大的问题；或者制造对真菌感染更敏感的葡萄，或者以更高密度的使用化学杀真菌剂的代价，来生产更稳定的葡萄酒。
稳定葡萄酒的解决方案包括发展在不牺牲植物的天然抵抗能力和产量的前提下，减少PR蛋白积累的对策，目前还依赖于在葡萄种植业实践、酿酒学研究以及杀真菌剂应用之间的精细平衡。栽培实践活动以及作物生物气候学（例如修枝的实践）也能发展为替代性的疾病控制方法。在开花后正确移除基部的枝叶，芽的定位和棚架的搭设，以及整枝法和对葡萄藤的修剪活动都是已知能够降低真菌感染的方法，也可以通过改善植物顶盖层的微气候来提高果实形成。收获后的加工处理和酿酒条件对于PR蛋白的浓度也具有重要的决定性影响。例如，机械收割以及对受损伤的葡萄果实进行长时间的运输会导致在成品果汁和葡萄酒中PR蛋白含量更高，因为已发现这些蛋白更多的来源于从表皮层的释放而非增加的蛋白质合成。这样的加工处理过程会导致斑脱土的用量是手工采摘和运输同一葡萄产地的两倍。
疾病的控制通常是通过广泛使用杀真菌剂达到的。但是在全球许多地区，在生长季节多次使用杀真菌剂来控制真菌类病原微生物都导致形成抗药性的真菌种群，限制了使用喷剂控制疾病的效果。此外，不断增长的成本，对于环境的冲击以及公众对于在食品和饮品原料作物上使用杀虫剂的关注促使我们寻找其他疾病控制的替代方法。与传统的化学控制或者传统的害虫和疾病控制不同，前者的主要目标是消灭害虫和疾病，综合的害虫或者疾病管理的宗旨在于维持种群的平衡在耐受阈值之下，仅仅在种群密度超过某个行为阈值时才进行干预。同样的，葡萄具有个体发生上的抗性（通过发育依赖型方式获得，一般是组成型的而非诱导型），在果实形成后迅速获得对真菌的抗性，也标志着在有性生殖后葡萄发育阶段的开始，因此重新关注果实在高敏感性时期的疾病监控，将显著增强杀真菌剂使用的效率。
从葡萄酒中特异性移除蛋白质的技术困难要求我们寻求新的方法。可控替代的方法举例如下：
1.寻找能够水解葡萄中PR蛋白的外源性酶或者酶系。在这领域，目前有报道B.cinerea感染的V.vinifera的浆果果汁中表现为低的蛋白质水平，因为这一真菌中具有某些蛋白能表达蛋白水解酶的活性。
2. 在酿酒加工处理过程中精细的调整，能导致PR蛋白变性，使这些分子对于蛋白酶的活性变得敏感，例如，有报道短暂加热到90°C不会对白葡萄酒的感官特征产生负面影响。
3. 用酵母来源的甘露糖蛋白和其他的葡萄糖蛋白，命名为防混浊因子（胶状薄雾防护因子，HPF），表现出防治混浊的活性，不是通过阻止酒中的蛋白质发生聚集，而是通过降低混浊颗粒的尺寸大小，用肉眼可以勉强观察到。
4. 在葡萄藤表达外源性的，具有抗真菌特性的蛋白，但是必须同时对低pH值或者蛋白水解酶类敏感。
5. 寻找在葡萄内除了PR蛋白以外，其他在抗真菌中发挥作用的防御机制（例如，过表达植物抗毒素等）。除了PR蛋白，植物抗毒素防御机制，诸如二苯乙烯，是经常被观察到的其他主要的防御机制。其产量受到一个关键的酶——二苯乙烯合成酶的调控，后者产生葡萄中主要的植物抗毒素联苯酚。联苯酚随之被代谢为葡萄中其他主要的抗毒素。白藜芦醇（resveratrol）在抗真菌入侵中扮演了重要的角色，并对人体健康具有杰出的生物学效应。在应对多种真菌感染，紫外照射或者化学试剂处理时，它在葡萄叶和皮层中选择性的积累，根据葡萄栽培和酿酒工艺处理过程在葡萄酒中保持一定浓度。在生理浓度下，它具有显著的非特异性抗真菌的特性，能提高葡萄植株对B. cinerea，Plasmopara viticola以及Phomopsis viticola的抵抗能力。由于其抗氧化剂性质，白藜芦醇有利于葡萄酒的保存。这一植物抗毒素可以被认为是一种天然的杀真菌剂，具有内源性增强和外源性施用的应用潜力。目前大部分的注意力都集中在遗传工程修饰葡萄中的二苯乙烯合成酶基因，增加植物对病原微生物的抵抗力并且提高食品的营养价值。有报道基因重组了一个真菌诱导调控的启动子（一个紫花苜蓿PR-10启动子）和一个抗性基因（VST 1，葡萄二苯乙烯合成酶1的基因），介导入41B 根茎基因组（（V. vinifera cv，Chasselas X，V.berlandieri）。一些转基因叶子在感染B. cinerea后，能积累比对照组高5~100倍的白藜芦醇，并表现出比较轻的症状。
6. 在葡萄中表达戒毒基因。Eutypine是由葡萄顶枯病真菌产生的一种毒素，是一个引发枝枯病相关症状的重要毒性因子。已经将名为Vr-ERE的基因克隆进入vigna.radiata，它能编码一个NADPH依赖的乙醛还原酶，对eutypine具有高度亲和力，能够将它还原成为eutypinol。由于eutypinol对葡萄组织没有毒性，这一解毒机制很可能在防御中发挥作用。在葡萄根茎中过表达Vr-ERE基因能增加植物抗毒的能力。确实，转基因植物的生长和发育不受毒素存在与否的影响，而对于那些没有转基因的植物则会受到毒素的高度抑制作用。
7. 开发新的杀真菌剂或者其他天然的化合物甚至微生物——必须是不威胁环境生态条件的。例如，内源性多聚半乳糖醛酸酶1，一种来源于B.cinerea的糖蛋白，以表现出能激活葡萄中的防御反应。类似的，适用细菌作为替代性的植物疾病监控中的杀真菌剂也具有巨大的潜力。选择性的使用有益细菌，如植物根圈促生细菌（PGRR），就能介导产生系统性抵抗由病毒、细菌、真菌甚至植食性害虫引发的一系列广谱疾病。一类促进植物生长的，生物及厌氧压力抗性的内共生细菌，非荧光假单胞菌中的PsJN菌株,被用于促进生长，有益于发育并且介导葡萄对于B.cinerea的抵抗力。
在未来的若干年内，全世界的研究人员们将集中关注目前在葡萄生产和酿酒中遇到的两个主要问题：控制真菌对于葡萄叶及浆果的危害，以及降低由于蛋白质造成葡萄酒中胶质薄雾的风险。现有的解决方案还是不全面的，对替代性方法的寻找和开发变得日益急迫。从理论的角度而言，两种问题都可以通过转基因葡萄的方法来解决。但是，这些技术的直接运用会导致生物技术的两难境地，换言之，通过过表达PR蛋白来提高葡萄抵抗真菌病原体的能力会伴随着在葡萄酒浊度上面临的风险，反过来通过抑制在葡萄中的表达试图将葡萄酒中的PR蛋白移除的方法又增加了植物对于寄生物的易感性。
