微生物群移植为防治棉花曲叶病带来新希望

格拉斯哥大学和巴基斯坦福尔曼基督教学院大学的研究人员正在开创一种通过微生物群移植对抗毁灭性棉花曲叶病（CLCuD）的方法

几十年来，CLCuD一直在破坏世界各地的棉花作物，尤其是东南亚。巴基斯坦是一个领先的高品质棉花生产国，由于棉花作物所遭遇的生物压力，面临着严峻的挑战

持续的作物损失和高达35%的减产使巴基斯坦纺织业濒临崩溃。虽然每年20亿美元的经济损失对该国经济造成了严重打击，但它也成为可持续发展科学家的一个关键问题

传统方法，包括化学治疗和基因改造，在治疗这种疾病方面取得的成功有限。然而，研究人员现在正在探索一种创新策略——将抗病棉花品种的整个微生物群落移植到易感棉花品种

这项研究发表在《通讯生物学》上，题为“微生物群移植抑制棉花曲叶病——核心微生物组和转录组动力学”，重点是将根际（根相关）和叶际（叶相关）微生物群从树棉（一种天然抗性棉种，但不适用于良好的织物生产）转移到陆地棉，陆地棉对CLCuD高度敏感，但对织物生产非常有价值

该研究的第一作者兼博士研究员Ayesha Badar说：“器官移植一直是人类健康的主流，我们的头脑经常跳到人类的器官捐献上。但我们想到的是，为什么不是植物？如果植物也可以有自己的移植版本呢？不是器官，而是同样重要的东西，那就是它们的微生物组。”

初步结果表明，根际微生物群移植显著降低了疾病发病率，优于水杨酸等传统治疗方法

虽然研究人员发现种间微生物群移植有助于棉花植物对病毒性疾病的耐受性，但他们的研究还指出，“抗CLCuD的G.arboreum（Rhi.RMF）的根际似乎含有选择性有益的细菌属，当移植到易感寄主G.hirsutum上时，不仅可以抑制疾病，还可以提高生长速度。”

格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的Umer Zeeshan Ijaz博士是生物信息学领域的顶尖专家，在分析这一过程中涉及的复杂微生物相互作用方面发挥着关键作用。他说：“使用先进的测序技术，我们可以解码负责疾病抑制的微生物群落，为有针对性的基于微生物组的干预措施铺平道路。”

福尔曼基督教学院大学教授兼研究生院院长Kauser Abdulla Malik博士解释说：“由于CLCuD在20世纪90年代初的出现，棉花产量急剧下降。当时我担任主任的巴基斯坦国家生物技术与基因工程研究所（NIBGE）率先进行了CLCuV的分离和表征。

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“尽管使用了RNAi。病毒突变使抵抗努力失败

“在巴基斯坦与CLCuV进行了数十年的斗争后，现在，通过利用有益微生物的力量，我们正在开发一种可持续的生物解决方案来提高作物的抗逆性。这项研究标志着从传统疾病管理向利用自然自身防御机制的转变。”

这项研究的结果对可持续农业具有巨大的潜力。通过减少对化学农药的依赖和促进植物的天然防御，微生物群移植可能会成为全球植物疾病管理的游戏规则改变者

研究小组设想了这种方法在各种作物中的未来应用，扩大了基于微生物组的疾病管理的范围。这项工作突出了跨学科合作在应对农业挑战方面的力量，并强调了巴基斯坦对植物健康前沿科学进步的贡献 More information: Ayesha Badar et al, Microbiota transplantation for cotton leaf curl disease suppression—core microbiome and transcriptome dynamics, Communications Biology (2025). DOI: 10.1038/s42003-025-07812-7

Journal information: Communications Biology