本報記者繆翼

　　一種高澱粉含量、低甲烷排放量的水稻品種SUSIBA2不久前被福建省農科院生物技術研究所與瑞典農業科學大學聯合開發出來，並被稱為是非凡的成果。水稻對全球變暖到底做了多少“貢獻”？靠什麼才能降低水稻的甲烷排放量？這個新品種究竟有多大的應用前景？為此，記者採訪了福建省農業科學院生物技術研究所所長王峰。

　　全球每年從稻田中逸出的甲烷總量最高達1

　　億噸

　　記者：為何稻田會成為甲烷“製造廠”？

　　王峰：儘管從總量上來説，排放到大氣中的甲烷遠少於二氧化碳，但是由於甲烷的溫室氣體效應比二氧化碳高30余倍，因此甲烷依然為工業化以來的全球變暖做出了約20%的“貢獻”——而在這些進入大氣的甲烷中，有7%~17%是由稻田釋放的。根據測算，全球每年從稻田中逸出的甲烷總量高達2500萬噸~1億噸。

　　為何稻田會成為巨大的甲烷“製造廠”？這和稻田及水稻種植的特點密不可分。經過多年的耕作，稻田中的土壤顆粒被破碎為極為細小的顆粒，彼此能夠緊實的擠壓在一起，空隙很小；水田的水分夾雜其中，使得空氣無處藏身，整個水田成為極度缺氧的環境。與此同時，耕作和肥料的使用，使得水田中有著豐富的有機物殘渣，並且水稻根系在生長過程中，也不斷向水田內分泌有機物。此外，種植水稻的水田，大多分佈于亞熱帶和熱帶地區。

　　缺氧的環境、大量的有機物和溫暖的環境，使得水稻根際土壤中産生大量厭氧型微生物，而這些微生物中，就包含相當多的産甲烷菌。整個水田，就好似一個巨大的無蓋沼氣池，源源不斷將有機物分解為甲烷，並肆無忌憚地排放到大氣之中。

　　改變水稻中碳的分配

　　記者：怎麼“減排”？

　　王峰：普通水稻光合産物有1/3以上被運輸到根系，從而産生大量根系分泌物、脫落物，它們經厭氧菌發酵釋放出甲烷，這是一種嚴重的浪費。如果設想將控制澱粉合成的因子轉入，從而改變水稻中碳的分配，最終獲得增産結果——將水稻每穗的谷粒從600粒提高到了1000粒，且大米中的澱粉含量明顯增加。與此同時，根系分泌物、脫落物顯著減少。

　　事實證明，這個設想是可以實現的。研究發現的SUSIBA2（Sugarsignalinginbarley2）基因，成為了實現這個夢想的關鍵。

　　研究發現，在組織細胞內較高水準地表達SUSIBA2基因，可以增強該部位“接納”有機物的能力，並提高澱粉效率。實踐表明，在被篩選出的兩個株係中，SUSIBA2得到了理想表達，因此這兩個株係被用來進行後續實驗。

　　澱粉幹重由76％提高到87％

　　記者：是否會影響到産量？

　　王峰：長期以來，減少水稻甲烷排放和增加有機物産量，是一個魚和熊掌不能兼得的事情。傳統上減少甲烷排放的方式，是通過改良耕種、灌溉等農業技術，來改變稻田土缺氧環境、減少有機物殘留，以抑制産甲烷菌活動。然而，這些行為會改變水稻根際環境，對水稻生長産生一定影響。同時，因為控制甲烷排放量對於植株個體的篩選來説並非易事，傳統的育種方式很難選育出低甲烷排放的水稻。高産的水稻品種意味著向根部輸送的有機物更多，同樣不利於減少甲烷排放。

　　新的生物技術讓人們看到了解決這一問題的希望。研究者設想，通過調整水稻體內的有機物分配過程，或許能讓一些本該運輸到根部的有機物進入籽粒當中。這樣既能夠減少有機物向土壤中的釋放，同時又能增加籽粒有機物的含量。3年田間試驗數據顯示，穗粒數、千粒重和籽粒中澱粉含量等産量指標均有增長，澱粉重量幹重由76％提高到87％。

　　夏季減排90%秋季減少50%

　　記者：對甲烷的削減有多大？

　　王峰：研究者發現，相比于傳統水稻，這些水稻的地上部分生物量顯著增加，特別是籽粒中的澱粉含量提高了約13%。在福建等地連續3年的田間測量表明，這些水稻在生長期的甲烷釋放量，只有同樣耕作技術下傳統水稻的10%；在結實期間，這一數值可繼續降低到僅0.3%。

　　據介紹，3年田間實驗數據顯示，該項技術培育出的新型水稻在夏季能減少排放90％甚至更多的稻田甲烷，在秋季能減少50％以上的甲烷排放。

　　同時，對土壤根際微生物菌群的元基因組測序顯示，土壤中多種産甲烷菌的數量也有明顯下降。研究者們推測，這些水稻能夠大幅降低甲烷釋放的原因在於減少了根部的有機物分配，降低了根在生長過程中向土壤中釋放的有機物，從而減緩了産甲烷菌的活動。

　　提供了新的思路和途徑

　　記者：應用前景如何？

　　王峰：課題組將進行一系列後續研究，進一步明確該技術在不同稻區、不同季節、不同稻作類型的甲烷減排效果以及對稻田的生態影響。其實我們只是提出了一種新的理念，距離選育出可大規模推廣的品種還很遠，但至少我們看到了新的曙光。

　　若該成果的應用研究在未來取得突破，選育出低甲烷高澱粉水稻新品種，按照減排50%推算，預計每年將使全球稻田甲烷減排5000多萬噸，中國稻田甲烷減排1000萬噸，福建稻田甲烷減排30萬噸，這將為全球溫室氣體減排作出重大貢獻。