Remodelling plant immune receptors has become a vital strategy for creating new disease resistance traits to combat the growing threat of plant pathogens to global food security and environmental sustainability. However, current methods are constrained by the rapid evolution of plant pathogens and often lack broad-spectrum and durable protection. Here we report an innovative strategy to engineer broad-spectrum, durable and complete disease resistance in plants through expression of a chime- ric protein containing a flexible polypeptide coupled with a single or dual conserved pathogen-originated protease cleavage site fused in frame to the N terminus of an autoactive nucleotide-binding and leucine-rich-re- peat immune receptor (NLR) containing a coiled-coil or RESISTANCE TO POWDERY MILDEW 8-like coiled-coil domain. Following invasion, patho- gen-originated specific proteases cleave the inactive chimeric protein to form free autoactive NLR, triggering broad-spectrum plant disease resis- tance. We demonstrate that a single engineered NLR can confer broad-spectrum and complete resistance against multiple potyviruses. Given that many pathogenic organisms across kingdoms encode proteas- es, this strategy has the potential to be exploited to control viruses, bacte- ria, oomycetes, fungi, nematodes and pests in plants.

水稻是全球最重要的粮食作物之一，但在气候变化和生产方式转型的背景下，病毒病害正成为威胁产量和品质的关键因素。其中，水稻草状矮化病毒（RGSV）是破坏力最强的病原之一，可导致严重矮化、异常分蘖、黄化乃至绝收。本研究系统解析 RGSV 的关键致病因子 P3，发现其具有类 TALE（转录激活因子样效应蛋白）的特性，能够直接作用于宿主转录调控网络。正常情况下，水稻转录因子 RLI1b 结合并激活 SERK4 启动子以维持生长发育；而 RGSV 的 P3 则可竞争性占据同一顺式元件，模拟转录因子功能异常激活 SERK4。SERK4 过量表达提升了 P3IP1 的磷酸化水平，增强其 E3 泛素连接酶活性，从而促使 RNA 聚合酶 IV（NRPD1）被降解，导致 RNA 介导的 DNA 甲基化（RdDM）抗病毒防御体系受损。RdDM 被削弱后，寄主小 RNA 免疫通路难以抑制病毒，使 RGSV 得以在植株内高效积累与扩散。本研究首次揭示了植物布尼亚病毒通过“模拟宿主转录因子—扰动 RdDM”实现致病的全新策略，建立了病毒劫持宿主信号调控并破坏表观遗传免疫的概念框架，为解析水稻病毒致病机制和抗病育种提供了重要理论基础。

近30年来，围绕植物真菌致害与防控相关的基础理论研究与技术开发开展系统的基础研究，在稻瘟病菌致病机制、内生真菌免疫诱抗机制和远缘杂交创制抗病新种质三个方面取得显著成效。一、围绕稻瘟病菌附着胞形成和细胞自噬分子机制开展研究，首次克隆了稻瘟病菌细胞自噬相关基因，证明了细胞自噬和致病性的关系，开创了植物病原真菌细胞自噬研究领域，成果发表在《Autophagy》等国际权威杂志上，并荣获2019年度浙江省自然科学奖一等奖（排名一），2016年度东南亚农业技术杰出成就奖（排名一），2013年度教育部自然科学奖二等奖（排名一）。二、聚焦具有高定殖力、多效力、强持久力的植物内生真菌关键技术研发，原创性地研发了内生真菌增产免疫关键技术。建立了国内最大规模的植物内生真菌资源库，提出了利用内生真菌诱导水稻免疫防控稻瘟病的理论。自主研发了内生真菌高密度发酵技术，研制了木霉菌素杀菌剂、稻镰状瓶霉诱抗剂和麝香霉熏蒸剂等系列生物制剂和菌肥，创新了内生真菌绿色健苗技术、免疫诱抗技术和解毒降害技术。成果获得国家发明专利140余件，美国国际专利5件，8件核心专利完成成果转化5000万元。成果发表在《Cell Host & Microbe 》等期刊，荣获2022年度浙江省技术发明奖一等奖（排名一），2021年度中国生产力创新发展奖（排名一），2025年度中国发明协会创业创新奖一等奖（排名一）。三、在远缘杂交创制抗病新种质方面，优化了基因组DNA花粉管导入技术，实现了水稻与玉米、高粱等禾本科植物的种间分子杂交，创制出高抗稻瘟病且优质高产的水稻新材料40余份，产量超1970公斤/亩。提出利用种间杂交选育水稻抗瘟品种的新理论，为水稻抗病品种选育、基因发掘和抗病机制研究提供了重要基础。

寄生蜂，即寄生性膜翅目昆虫，是重要的天敌昆虫，是一类幼期营寄生生活的天敌昆虫，在害虫控制、维持自然生态平衡中扮演着重要的角色。它们种类繁多、生存对策多样、寄生习性复杂，是生物互作研究、害虫生态精准防控的关键类群，蕴含许多生物互作的生命科学问题。我们对寄生蜂资源，寄生蜂的生物学、生态学特性及其控害机制，寄生蜂调控寄主生理、发育及行为的机制，以及寄生蜂保护和利用技术、害虫生物防治及生态调控等方面开展了系统研究，发现和命名了寄生蜂2100余种新种，阐明了系统发育关系，提出了新的分类系统和习性进化的新理论，阐明了我国丰富的寄生蜂本地资源，建成亚洲最大的寄生蜂标本资源库和全球最大的天敌昆虫大数据库；揭示了优势寄生蜂种类的生物学、生态学等关键特性，寄生蜂调控害虫的生态、生理和分子新机制，创立了害虫幼期寄生蜂的大量繁殖技术和新型释放技术，利用蜜源植物涵养自然天敌的新技术，构建了害虫天敌的植物支持系统，重构食物网，系统性地发挥中性昆虫作用，持续涵养、储蓄、维持作物生态系统中自然天敌种类和数量，发挥天敌周年控害效能，从而达到作物重大害虫的持续控制。

细胞自噬是真核细胞中一种高度保守的降解与再利用系统，对生物体正常生长发育和抵御外部环境干扰具有重要的意义。细胞选择性自噬是自噬过程中具有精准靶向性的特殊类型，很大程度上依赖于特定的自噬受体。近期的研究发现，水稻细胞的选择性自噬在其抵御稻瘟菌侵染过程中具有重要的作用。该报告将介绍水稻细胞器的选择性自噬与免疫启动、抵御稻瘟菌侵染的关系及分子机制。