科學家培育出可減少甲烷排放增加產量的減排水稻

一種新的轉基因（GM）水稻或許能夠顯著減少農業生產對地球氣候產生的影響。這種新作物攜帶了來自大麥的脫氧核糖核酸（DNA），其釋放的甲烷—— 一種強大的溫室氣體——僅相當于常規水稻的1%，并能夠生產更多的稻米。

專家認為，這種方法對于促進糧食可持續發展具有重大潛力，但還需要進行更多的研究從而確定新水稻在稻田和野外是否表現得同樣出色。并未參與該項工作的美國普林斯頓大學從事氣候與農業研究的Timothy Searchinger表示：“這是非凡的成果。”

從工業**以來，甲烷已經導致了約20%的全球變暖。由人類活動造成的主要甲烷來源是農業，多來自于牲畜的腸道與糞便，還有便是水稻。

為什么是水稻呢？因為這種農作物大部分生長在淹水土壤中，這里缺少氧氣，是生產甲烷的微生物的理想的“家”。稻田排放的80%至90%的甲烷是由生長在植物根部的微生物產生的；其中一些氣體溶解于水，但大部分甲烷與水一道被植物的根吸收，隨后傳送到莖和葉，并*終逃逸到大氣中。

如今已經有一種方法能夠顯著減少稻田排放的甲烷——暫時排干農田并向土壤中加氧，從而消滅產生甲烷的微生物。此舉同時還有另一個好處：中國農民已經在給他們的稻田排水，因為這能夠提高產量；而在美國加利福尼亞和其他地方，排水則有助于涵養水源。但是這種類型的水管理實施起來并不容易，特別是在那些稻田排水不均衡或是雨水充沛的地方。并且一旦發生錯誤，將對稻田造成損害。Searchinger說：“如果能夠改變一粒種子則要簡單得多。”

因此人們一直渴望出現一種新的水稻。2002年，科學家注意到，水稻具有的谷物越多釋放的甲烷就越少。這是因為碳都被鎖在了米粒的淀粉之中，而無法供給土壤中的微生物。科學家培育出可減少甲烷排放增加產量的減排水稻

水稻和其他植物通常都會通過根系釋放富含碳的糖以及其他化合物，從而為土壤生態系統作出貢獻。這些營養物質有利于能夠釋放甲烷的微生物的生長。此外，微生物還能夠利用根系腐爛后釋放的碳。

這種新水稻是由烏普薩拉市瑞典農業科學大學植物生物化學家Chuanxin Sun率領的研究團隊培育出的。而其中發揮主要功效的則是大麥DNA。

2003年，Sun與同事發現一種所謂的轉錄因子，它能夠開啟合成淀粉的基因。研究人員添加了另一段DNA序列，稱為啟動子，從而確保淀粉主要被生產于植物的種子當中。隨后他們將這個聯合體嵌入一個主要類型的水稻——粳稻。

結果顯示，就像預期的那樣，GM稻種的淀粉含量更高，大約占其干重的86.9%，相比之下，傳統水稻僅占76.7%。研究人員日前在《自然》雜志網絡版上報告了這一研究成果。

至于甲烷，基因測試表明，與傳統水稻相比，生存在GM水稻根系中的生成甲烷微生物的數量要少得多。對溫室氣體以及小塊試驗田進行的測量證實，基于不同的季節，GM植物釋放的甲烷從0.3%到10%不等。

Sun說，越是在炎熱的季節，甲烷的減少就越明顯，這使得GM水稻在全球變暖的背景下成為減緩碳排放的一個更有價值的工具。

加利福尼亞大學戴維斯分校農學家Bruce Linquist表示：“這些削減是巨大的。”但他同時懷疑在實際種植中甲烷的減排可能沒有這么明顯。

這種改良的農作物還能夠促進糧食**。一項對稻米產量的測量顯示，米粒的干重從每株植物的16克暴漲到GM水稻的24克，這是一個巨大的增長。

Sun說：“我被深深地打動了。”但他和其他學者強調，還需要進行更多的研究以便確定這種趨勢在現實的田間試驗中是否能夠繼續保持。Linquist表示：“我看過很多在控制情境中有希望的東西，在實地中卻不靈了。”科學家培育出可減少甲烷排放增加產量的減排水稻