Рассматривая иммунитет растений не как статическое, а как динамическое, меняющееся с возрастом свойство, как процесс филогенеза и взаимодействия с внешней средой и возбудителем болезни, М.С. Дунин указал на многообразные возможности влияния на уровень устойчивости растений. Опираясь на труды выдающегося ученого в этой области Н.И. Вавилова, он совместно с многочисленными учениками разработал методы повышения болезнеустойчивости важнейших сельскохозяйственных культур (пшеницы, ржи, ячменя, льна, хлопчатника, картофеля и др.). Значимость этой работы не потерялась и в настоящее время, когда широко разрабатываются теоретические и практические вопросы индуцированной устойчивости растений к инфекционным болезням. В этот наиболее плодотворный период деятельности М.С. Дунину за совокупность опубликованных работ присваивают ученую степень доктора сельскохозяйственных наук (1935 г.), а затем – ученое звание
профессора (1939 г.)
В 1937 г. появляется публикация широко известного в настоящее время капельного серологического метода диагностики вирусных болезней (метод ДунинаПоповой). Позднее, уже в период работы в Тимирязевской
академии, под руководством М.С. Дунина на Опытной станции защиты растений было организовано массовое производство диагностических сывороток, специфичных к важнейшим вирусам растений, для снабжения селекционно-семеноводческих учреждений и научных учреждений страны. Основы этого
метода и поныне широко используются в практике, особенно при семеноводстве и размножении посадочного материала на безвирусной основе.
После М.С. Дунина лабораторию возглавил Беляев Илья Михайлович в 1939 году. В этот период формируется отдел защиты растений, состоящий из двух лабораторий – защиты растений от вредителей и болезней и лаборатория иммунитета.