2024年12月12日

为绿色家园贡献力量科学新发现让水稻成为减碳的守护者

在全球气候变暖的阴影下,科学家们一直在寻找能够帮助我们减少农业对环境影响的方法。最近,一项令人振奋的研究成果被宣布,这项技术有望通过改良水稻来显著降低甲烷排放,同时提高产量。这一突破性进展不仅有助于缓解温室气体效应,也可能对促进粮食可持续发展产生重要影响。

据报道,科学家们培育出了名为“减排水稻”的新品种,这种作物通过转基因技术,将来自大麦的脱氧核糖核酸(DNA)引入到了其基因组中。这种生物工程技术使得这种新的转基因(GM)水稻能够释放出比传统水稻少得多的甲烷——一个强大的温室气体。而且,它还能生产更多高质量的稻米。

专家指出,这种方法对于推动农业向更加环保和可持续方向发展具有巨大的潜力。不过,他们也提醒称,尽管这些初步结果令人鼓舞,但这只是开始,还需要进行更广泛、更深入的地理试验,以确定这一新型作物是否能在不同条件下表现稳定。

从工业革命以来,由人类活动引起的大约20%全球变暖主要是由于甲烷造成的。其中最主要来源是畜牧业和土壤中的微生物。在淹没缺氧环境中生长的大部分农作物,如水稻,其根部与土壤中的微生物共享营养,而后者会产生大量甲烷并将其释放到大气中。

为了解决这个问题,一些人已经尝试暂时地排干农田并加氧化土壤,从而消灭产生甲烷的小型微生物。此外,在一些地区,如中国和美国加利福尼亚,加湿或排干都可以提高产量或供给灌溉用水。但是,这种类型的人工管理并不容易实施,而且如果操作失误,则可能对农田造成损害。因此,有关如何改变一种单一植物以实现相同效果的问题仍然是一个挑战。

2002年的一项研究揭示了谷粒越多,所释放出的甲烷就越少。这表明碳被锁定在了米粒中的淀粉之中,而不能提供给土壤中的微生物利用。此外,与其他植物一样,根系会释放富含碳糖以及其他化合物,为腐殖质生成提供营养素,并促进氢氧化反应过程中形成盐类等化学变化,从而间接增加了该区域生态系统对CO2吸收能力。

此次研究由乌普萨拉大学植物生物化学教授Chuanxin Sun领导的一个团队完成,他们首先发现了一种特殊转录因子,可以激活合成淀粉基因,然后添加另一个启动子序列,使得淀粉主要集中生成于植物胚胎当中。他们将这一结合体嵌入到了常见粳米品种当中,并证明了GM 稍微增强了淀粉含量,大约占总重量86.9%,相比传统粳米只有76.7%;同时,由于生长在GM植株根系上的生成甲烷微生物数量较少,因此显示出了明显减少排放数量,以及0.3%至10%之间随季节变化幅度大小不同的小块试验田测量到的温室气体及小块试验田数据支持这一点;Sun表示,“热季节”发生最大程度降低,是个值得期待的事实工具。他认为GM 水稅不仅是一款产品,也是一个关于未来世界观念的一步迈向解决方案;他坚信:“我感到非常受打击。”但他也意识到还有很多工作要做才能确保实际应用成功,他说:“我看过很多控制情境下的希望,但是现实场景却未能实现。”

最后,不论这些努力取得什么样的成果,都值得我们思考的是,我们是否真的准备好采取行动去改变我们的生活方式以适应正在发生的地球变暖?或者,我们是否应该继续依赖科技来解决我们自己的错误?无疑,对自然界来说,没有哪一条道路比另一条路径更难走。如果不是为了前者的安全,那么至少是在追求一种更加美好的未来吧。