Nature：新型转基因水稻既高产又环保

　　水稻是全球超过半数人口的主要能量来源，对于人类的粮食安全有着举足轻重的影响。然而，水稻的生长过程每年会释放超过一亿吨甲烷气体，贡献了全球17%的甲烷（温室气体）的释放量。来自中国福建农科院、中国湖南农业大学、瑞典农业大学和美国太平洋西北国家实验室的联合课题组近期在《Nature》刊文称，通过转基因增加一个基因SUSIBA2，可以让水稻基本上不释放甲烷而更加环保，而且淀粉合成量增加，导致食物含有的能量更多。

　　大气中甲烷是继二氧化碳之后的第二大温室气体，对气候变暖的“贡献”占到20%。而水稻是因为人类活动而导致的第二大甲烷释放源。水稻引起的甲烷释放，是因为水稻是需要大量灌溉水的作物，水稻的根本被淤泥和水覆盖，水稻根部产生了热量和一些营养物质，这为产甲烷的产生提供了非常好的条件，这就导致了水稻会产生了7-17%的甲烷量，每年甲烷的排放量在两千五百万到一亿吨。随着人口增加和粮食需求增加，水稻的扩大栽培会继续恶化这个问题，导致更多的甲烷排放进入大气。而科学家一直试图找到转基因方法使得水稻减少甲烷释放，并且提供淀粉的合成或者聚集量，但是同时有这两个特性非常困难。

　　来自中国、美国和瑞典的联合课题组，首次成功研发出了第一种转基因水稻，可以同时减少甲烷释放量和提高稻谷颗粒淀粉含量。其中的关键基因是大麦中的糖信号分子（Sugar signalling in barley 2，SUSIBA2）。SUSIBA2是一种只存在于植物的转录因子，参与调节糖分子诱导的基因表达，因而可能参与了能量分子从合成到固定下来的信号通路。过量表达SUSIBA2可以导致植物更高的淀粉合成和沉积量，因此，如果在水稻叶子和茎秆中过量表达SUSIBA2，可能会增加植株地上部分的淀粉合成量以及在稻穗中的沉积，并且减少甲烷的释放量。

　　两个稳定的转基因SUSIBA2水稻株被选择出来，分别命名为SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80。其中SUSIBA2-77和其对照组（日本晴水稻）在2012年和2013年夏天在中国福州栽培实验。实验结果发现，水稻开花期前，SUSIBA2-77的甲烷释放量降低到了10%，开花后28天，甲烷释放量降为了0.3%。而且测序分析发现，甲烷释放减少确实与SUSIBA2基因相关，而不是随机插入基因组导致的。2014年秋季在中国福州、广州和南宁三地又栽培了SUSIBA2-77 和 SUSIBA2-80发现，这两种有相似的甲烷释放规律，即在早上甲烷释放量高于全天其他时间，这样正好验证了SUSIBA2可以控制糖代谢，夏天和白天太阳很大的时候SUSIBA2基因活性也很强，这时候甲烷释放量会降低很多。科研人员还将继续分析这个转基因为什么会导致甲烷的释放减少，他们希望得到更加具体的分子机制。

　　在全球变暖的大背景下，温度升高导致整个生态圈（包括水稻）的甲烷释放量都会增加，这又反过来会加剧全球变暖的进程。这个SUSIBA2的转基因水稻，则能够很好地完成碳固定和再分配，导致释放进入大气的碳减少，而富集在种子（稻穗）和地上部分（茎秆和叶子），这对于同时保障粮食产量和减少温室气体排放都有重要意义。水稻地上部分的生物量增加，又可以作为生物质燃料的原料，为人们提供更多的能源选择。因此，SUSIBA2转基因水稻的安全性验证如果能够通过的话，那么对于人类的可持续发展将具有重要意义。