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为抑制棉花卷叶病（CLCuD），研究人员开展微生物群移植研究，发现其可抑制病害，为农业生产提供新策略。
在广袤的棉花种植领域，棉花卷叶病（CLCuD）如同一个隐藏在暗处的 “杀手”，严重威胁着棉花的产量和质量。棉花卷叶病毒（CLCuV）借助烟粉虱（Bemisia tabaci）传播，悄无声息地入侵棉花植株，导致叶片卷曲、增厚，植株生长受阻，这不仅让棉农们的辛勤劳作付诸东流，也给棉花产业带来了巨大的经济损失。传统的单一微生物接种防治方法，如同在复杂多变的战场上单打独斗的士兵，难以应对复杂的环境挑战，常常出现定植不足、效果不佳的情况。而筛选特定微生物物种应用的流程繁琐，如同层层关卡，耗时费力。在这样的困境下，探寻一种更高效、更可持续的防治方法迫在眉睫。
来自巴基斯坦福尔曼基督教学院（Forman Christian College）、英国格拉斯哥大学（University of Glasgow）等多个研究机构的研究人员 Ayesha Badar、Rhea Aqueel 等组成的科研团队，踏上了攻克棉花卷叶病难题的征程。他们的研究成果发表在《Communications Biology》杂志上，为棉花种植产业带来了新的曙光。
为了深入了解微生物群移植对棉花卷叶病的影响，研究人员开展了一系列实验。在实验设计方面，精心挑选了两种陆地棉（Gossypium hirsutum）品种 PFV1（对 CLCuV 具有部分耐受性）、PFV2（对 CLCuV 完全敏感）和一种亚洲棉（Gossypium arboreum）品种 FDH228（对 CLCuV 具有抗性）。从这些棉花植株的根际和叶际提取微生物组分（MF），并进行了细致的分类，如将来自 FDH228 的 MF 命名为 RMF（抗性微生物组分） ，来自 PFV1 的命名为 pRMF（部分抗性微生物组分），来自 PFV2 的命名为 SMF（敏感微生物组分）。同时，设置了不添加 MF 的阴性对照组（nMF）和施加水杨酸（SA）的对照组。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是微生物多样性分析技术，通过提取微生物组分样本的总 DNA，扩增 16S rRNA 基因的 V3 - V4 高变区，利用 Illumina? MiSeq 平台进行测序，从而深入了解不同样本中细菌的多样性。其次是转录组分析技术，对特定实验组的棉花植株叶片进行 RNA 提取，借助 Illumina? NovaSeq 平台和 TruSeq stranded mRNA 文库制备试剂盒进行转录组重测序，以此探究基因表达的变化。此外，还运用了核心微生物组分析技术，通过特定算法确定核心微生物组，并分析其与疾病抑制的关系。
在研究结果方面，细菌多样性分析表明，不同棉花品种根际和叶际的微生物群落存在显著差异。比如，在根际微生物群落中，FDH228 的根际 MF 含有较多的假黄单胞菌（Pseudoxanthomonas）、Massilia 和根瘤菌（Rhizobium）等属；而在叶际微生物群落中，FDH228 的叶际 MF 中甲基杆菌属（Methylotenera）和甲基 ophilus 的含量明显高于易感品种。
通过疾病抑制实验发现，根际微生物群移植效果显著。将 FDH228 的根际微生物组移植到陆地棉品种 PFV1 和 PFV2 上，在抑制 CLCuD 方面表现出色，甚至超越了外源 SA 的应用效果。虽然叶际 MF 移植也能降低 CLCuD 的发病率，但效果不如根际移植。
核心微生物组分析揭示，不同棉花品种的核心微生物组存在差异，且与疾病抗性相关。例如，完全耐受的亚洲棉 FDH228 拥有最为多样的核心微生物组。同时，通过相关分析确定了一些与疾病抑制相关的关键细菌属，如在根际有 Vicinamibacterceae、假单胞菌属（Pseudomonas）等，在叶际有鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、假单胞菌属等。
转录组分析显示，在种间根际微生物群移植（nMF vs RMF）的情况下，关键生物过程如翻译和代谢过程受到影响，分子功能方面，氧化还原酶活性、激酶活性和多种结合活性发生变化。并且，参与应激反应的关键基因，如编码蛋白激酶、蛋白丝氨酸 / 苏氨酸激酶和蛋白酪氨酸激酶的基因被上调。
综合来看，该研究成功地从应用少数细菌物种防治棉花卷叶病转变为移植整个微生物群。研究发现，微生物群移植能够利用整个微生物群落，模拟自然微生物环境，更有效地增强棉花对 CLCuD 的抗性，同时促进植物生长。这一研究成果为棉花卷叶病的防治提供了一种可持续的新方法，为农业生产中的病虫害管理开辟了新的道路，有望在未来的棉花种植中广泛应用，助力棉农减少损失，推动棉花产业的健康发展。
