病虫害持续威胁全球作物生产与粮食安全。通过遗传改良增强作物自身免疫力，是减少农药依赖、发展绿色农业的重要途径。植物免疫受体，包括细胞表面的模式识别受体（PRRs）和细胞内的核苷酸结合-亮氨酸重复受体（NLRs），是作物抗病虫改良的核心靶标。然而，如何在增强抗性的同时避免生长发育代价，并实现广谱、持久的作物保护，仍是植物免疫工程领域的重要挑战。
10月6日，清华大学生命科学学院刘玉乐教授团队与合作者在《自然综述·生物工程》（Nature Reviews Bioengineering）在线发表题为“植物免疫受体工程”（Plant immune receptor engineering）的综述论文。该文系统总结了植物免疫受体的鉴定、跨物种转移和工程化改造策略，重点讨论了结构生物学、基因组编辑、合成生物学和人工智能辅助蛋白设计等技术在植物免疫受体工程中的应用前景。
文章梳理了PRRs和NLRs的结构特征及激活机制，指出冷冻电镜、X射线晶体学和AlphaFold等结构解析与预测工具的发展，正在推动植物免疫受体从经验性利用走向理性设计。文章进一步总结了正向遗传学、反向遗传学、蛋白质组学和AI辅助预测等受体发现方法，并讨论了天然免疫受体基因在不同植物物种间转移的应用潜力与限制。
在植物免疫受体工程方面，文章重点介绍了PRR和NLR结构域改造或定点突变、诱饵蛋白设计、辅助NLR重塑以及病原蛋白酶触发的NLR激活等策略，并且讨论了通过微生物工程来激活植物内源免疫受体的抗病策略。这些方法为扩展病原识别谱、提高抗性持久性并降低适合度代价提供了新的技术路径。
文章还指出，AI辅助设计、基因编辑和合成生物学的应用有望进一步提高免疫受体优化的速度和精度。未来，将PRR介导的广谱基础免疫与NLR介导的强效特异性免疫相结合，并通过精准表达调控和多基因策略降低生长代价，可能成为构建新一代绿色抗病虫作物的重要方向。
清华大学生命科学学院刘玉乐教授为论文通讯作者；清华大学生命科学学院博士后王君竹博士和河北农业大学园艺学院校聘副教授李岩博士为共同第一作者；河北农业大学园艺学院洪益国教授参与论文撰写和修改。本研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目支持。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s44222-026-00499-3
