低甲烷水稻品种“感叹”，揭示减少甲烷排放机理

by Jeong Ilwoong

Published 25 Feb.2026 10:16(KST)

韩国生命工学研究院（生工研）25日表示，其传染病研究中心由 Ryu Chungmin 博士带领的研究团队首次揭示，低甲烷水稻品种“感叹（减少甲烷，密阳360号）”的基因变异，会改变根际微生物的平衡，在减少甲烷产生量的同时增加分解甲烷的微生物数量。

Ryu Chungmin 传染病研究中心首席研究员。韩国生命工学研究院提供

研究团队在2023年与农村振兴厅国立粮食科学院开展共同研究，开发出了可大幅降低甲烷排放的水稻品种“感叹”，并于去年完成正式品种登记。

这一研究成果发表在《Nature Climate Change》上，受到全球关注。但当时尚未弄清水稻的遗传变异通过何种具体过程调控土壤微生物、抑制甲烷生成等细节原理。

为此，研究团队聚焦于调节稻米粒大小的基因“GS3”，开展后续研究，在减少施用氮肥的条件下栽培失去该基因功能的感叹品种。结果确认，与一般品种相比，感叹品种在抽穗期之后的甲烷排放量最多可减少24%。

为阐明甲烷排放减少的机理，研究团队还动员了包括水稻转录组、土壤微生物基因组及转录组分析在内的多种最新分析技术。

通过这些研究，确认了感叹品种具有将光合作用产生的碳更多地输送到稻穗（稻粒）而非根部的特性。同时还揭示，随着根际分泌的营养物质减少，以此为食的产甲烷菌活动自然也随之降低。也就是说，通过减少作为甲烷生成原料的碳供应来降低甲烷排放。

尤其是在氮素不足的条件下栽培水稻时，一般品种的产量减少14%，而感叹品种的产量仅减少约7%，由此确认感叹品种在稳定生产水稻的同时具有降低甲烷排放的可能性。

本次研究作为科学证明植物基因可以调控土壤微生物生态系统、从而减少温室气体排放的案例，在分子水平上厘清了“基因—微生物—温室气体”之间的连接链条，具有重要意义。

研究团队强调，最重要的是，本研究证实仅凭遗传特性与低氮栽培管理、无需额外投入农资即可减排甲烷，由此为实现碳中和农业提出了切实可行的减排策略，预期将产生广泛的社会影响。

Ryu 博士表示：“本次成果的意义在于，在分子水平上揭示了水稻特定基因如何与土壤中的微生物‘沟通’，从而调节温室气体排放并提高氮素利用效率。事实证明，仅仅通过选择我们每天食用的大米为低碳品种，也能为应对气候危机作出贡献，从这一点看，本研究提出了极具可行性的实践方案，同样具有重要意义。”

另一方面，水稻是全球一半以上人口食用的“主食”。但在栽培过程中会产生甲烷这一问题。由于向稻田灌水时土壤中的氧气不足，导致产甲烷菌活性增强。甲烷是引发全球变暖的主要元凶之一，据悉，水稻栽培过程中产生的甲烷约占全球温室气体排放量的7%至17%。

尤其是为提高水稻产量而使用的氮肥，会刺激产甲烷菌，增加甲烷排放量。用于主食的关键粮食资源在栽培过程中，从另一面看却可能对人类构成威胁，这种矛盾由此产生。正因如此，通过水稻基因改良来减少甲烷排放的方案才备受关注。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。