Nature：新型轉基因水稻既高產又環保

　　水稻是全球超過半數人口的主要能量來源，對于人類的糧食安全有著舉足輕重的影響。然而，水稻的生長過程每年會釋放超過一億噸甲烷氣體，貢獻了全球17%的甲烷（溫室氣體）的釋放量。來自中國福建農科院、中國湖南農業大學、瑞典農業大學和美國太平洋西北國家實驗室的聯合課題組近期在《Nature》刊文稱，通過轉基因增加一個基因SUSIBA2，可以讓水稻基本上不釋放甲烷而更加環保，而且淀粉合成量增加，導致食物含有的能量更多。

　　大氣中甲烷是繼二氧化碳之后的第二大溫室氣體，對氣候變暖的“貢獻”占到20%。而水稻是因為人類活動而導致的第二大甲烷釋放源。水稻引起的甲烷釋放，是因為水稻是需要大量灌溉水的作物，水稻的根本被淤泥和水覆蓋，水稻根部產生了熱量和一些營養物質，這為產甲烷的產生提供了非常好的條件，這就導致了水稻會產生了7-17%的甲烷量，每年甲烷的排放量在兩千五百萬到一億噸。隨著人口增加和糧食需求增加，水稻的擴大栽培會繼續惡化這個問題，導致更多的甲烷排放進入大氣。而科學家一直試圖找到轉基因方法使得水稻減少甲烷釋放，并且提供淀粉的合成或者聚集量，但是同時有這兩個特性非常困難。

　　來自中國、美國和瑞典的聯合課題組，首次成功研發出了第一種轉基因水稻，可以同時減少甲烷釋放量和提高稻谷顆粒淀粉含量。其中的關鍵基因是大麥中的糖信號分子（Sugar signalling in barley 2，SUSIBA2）。SUSIBA2是一種只存在于植物的轉錄因子，參與調節糖分子誘導的基因表達，因而可能參與了能量分子從合成到固定下來的信號通路。過量表達SUSIBA2可以導致植物更高的淀粉合成和沉積量，因此，如果在水稻葉子和莖稈中過量表達SUSIBA2，可能會增加植株地上部分的淀粉合成量以及在稻穗中的沉積，并且減少甲烷的釋放量。

　　兩個穩定的轉基因SUSIBA2水稻株被選擇出來，分別命名為SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80。其中SUSIBA2-77和其對照組（日本晴水稻）在2012年和2013年夏天在中國福州栽培實驗。實驗結果發現，水稻開花期前，SUSIBA2-77的甲烷釋放量降低到了10%，開花后28天，甲烷釋放量降為了0.3%。而且測序分析發現，甲烷釋放減少確實與SUSIBA2基因相關，而不是隨機插入基因組導致的。2014年秋季在中國福州、廣州和南寧三地又栽培了SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80發現，這兩種有相似的甲烷釋放規律，即在早上甲烷釋放量高于全天其他時間，這樣正好驗證了SUSIBA2可以控制糖代謝，夏天和白天太陽很大的時候SUSIBA2基因活性也很強，這時候甲烷釋放量會降低很多。科研人員還將繼續分析這個轉基因為什么會導致甲烷的釋放減少，他們希望得到更加具體的分子機制。

　　在全球變暖的大背景下，溫度升高導致整個生態圈（包括水稻）的甲烷釋放量都會增加，這又反過來會加劇全球變暖的進程。這個SUSIBA2的轉基因水稻，則能夠很好地完成碳固定和再分配，導致釋放進入大氣的碳減少，而富集在種子（稻穗）和地上部分（莖稈和葉子），這對于同時保障糧食產量和減少溫室氣體排放都有重要意義。水稻地上部分的生物量增加，又可以作為生物質燃料的原料，為人們提供更多的能源選擇。因此，SUSIBA2轉基因水稻的安全性驗證如果能夠通過的話，那么對于人類的可持續發展將具有重要意義。