Science | 高彩霞团队提出“可编程植物合成免疫”新理念，实现植物免疫受体按需设计

植物病害严重威胁全球农业生产，每年造成巨大经济损失。传统抗病育种依赖天然抗病基因（R基因），但植物免疫受体数量有限且病原物持续进化，导致抗病性易被突破。中国科学院高彩霞团队提出了“可编程植物合成免疫”新理念，旨在通过人工智能辅助设计，实现植物免疫受体的定制化创制。研究利用AlphaFold 3预测病原蛋白结构，结合BindCraft设计高亲和力结合蛋白，并将其整合到水稻免疫受体Pikm-1中，构建了合成植物免疫受体（SPIR）。团队针对多种病毒、细菌、真菌和卵菌的蛋白设计了391个SPIR，其中71个能特异性识别靶标并激活免疫反应，成功率为18.2%。通过植物体内定向进化系统GRAPE进一步优化，解决了免疫活性不足和自激活问题。结论表明，SPIR技术突破了天然抗病基因资源的限制，能快速应对新发病害，实现了植物免疫受体从“天然挖掘”向“人工精准设计”的范式转变，为作物抗病育种提供了全新解决方案。