科學家培育出“減排水稻” 可減少甲烷排放并生產更多稻米

　　稻田會釋放出大量甲烷

　　本報訊一種新的轉基因（GM）水稻或許能夠顯著減少農業(yè)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(guī)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(xù)發(fā)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(xiàn)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(yè)研究的TimothySearchinger表示：“這是非凡的成果。”

　　從工業(yè)革命以來，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(yè)，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，并最終逃逸到大氣中。

　　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(yǎng)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(fā)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(xiàn)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。

　　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(tài)系統(tǒng)作出貢獻。這些營養(yǎng)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(yè)科學大學植物生物化學家ChuanxinSun率領的研究團隊培育出的。而其中發(fā)揮主要功效的則是大麥DNA。

　　2003年，Sun與同事發(fā)現(xiàn)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(lián)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(tǒng)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(tǒng)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(jié)，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(jié)，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BruceLinquist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(xiàn)實的田間試驗中是否能夠繼續(xù)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。”