植物病害严重威胁农业生产，如何有效应对成为关键。清华大学生命科学学院刘玉乐实验室的一项研究带来了新希望。
重大研究成果发布
2025年7月16日，清华大学生命科学学院刘玉乐实验室在Nature在线发表了题为Remodelling autoactive NLRs for broad - spectrum immunity in plants的研究论文。该研究开创性地建立了简单高效的人工设计植物抗病基因的全新策略，能让植物获得广谱、持久且完全的抗病能力，这一成果在植物抗病领域具有里程碑意义。
抗病机制研究进展
近年研究发现，CNL和RNL在识别病原入侵后会组装形成抗病小体，在膜上形成钙离子通道激活免疫反应，此过程依赖其CC或CCR结构域的氨基（N）端序列。一个完整且游离的N端对其功能至关重要，早在十年前，刘玉乐团队就发现，在CNL的N端融合额外多肽会抑制其功能。
自激活型受体发现
在NLR的MHD基序或其他关键区域引入特定突变，可产生自激活型植物NLR免疫受体（autoactive NLR, aNLR）。这一发现为后续构建抗病基因提供了重要的理论基础，为解决植物抗病问题打开了新的思路。
全新策略的提出
基于前面的研究知识，刘玉乐团队提出并建立了人工设计植物抗病基因的全新策略。即在植物中表达一种羧基（C）端携带病原蛋白酶识别切割位点（PCS）的多肽与aNLR的N端融合形成的蛋白，可使植物抗病。若选用保守性高的蛋白酶识别切割位点，就能使植物广谱持久抗病。
具体实验成果
研究团队将带有马铃薯Y病毒（PVY）蛋白酶识别切割位点YEVHHQ↓A的HA标签多肽分别融合至CNL（Tm - 22）和RNL（AtNRG1.1）自激活突变体的N端，构建了2种人工抗病基因。因选用的病毒蛋白酶识别切割位点高度保守，预计能赋予植物“超级广谱”抗病性，抗超过100多种植物病毒。还构建了针对大豆花叶病毒（SMV）的定制抗病基因，转基因大豆对SMV完全免疫。
策略优势与应用前景
该策略构建抗病基因优势明显，构建简单，仅需改造单个aNLR基因；可针对大量不同病原定制抗病基因；抗性广谱且持久稳定，不易被病原突破，抗病效果强，对病毒等病原可实现完全免疫。此外，该方法高度普适，适用于所有作物，还可与基因组编辑技术结合，直接编辑植物NLR基因获得新抗病基因。
