2026/02/23 高產水稻品種的甲烷排放量可減少高達 70%

作者：Chin Hui Shan
引用來源：https://phys.org/news/2025-02-high-yield-rice-emits-methane.html?utm_source=chatgpt.com
『參考要點』： 研究人員發現，透過傳統育種培育出根系分泌物呈現低延胡索酸及高乙醇（LFHE）特徵的水稻品種，會影響土壤中「甲烷菌」的活性，進而降低甲烷排放量。
 
水稻種植約占全球甲烷排放量的 12%，而隨著全球暖化加劇以及人類人口持續成長，這些排放量預計將進一步增加。
如今，科學家已辨識出由水稻根部釋放的化學化合物，這些化合物會決定植株排放甲烷的多寡。研究團隊於2月3日在期刊分子植物中指出，這項發現使他們得以培育出一種新的水稻品系，其甲烷排放量可減少高達 70%。
瑞典農業科學大學的微生物學家兼資深作者安娜．施努爾勒（Anna Schnürer）表示：「這項研究顯示，即使在降低甲烷排放的情況下，仍然可以培育出高產量的水稻，而且只要目標清楚，就能透過傳統育種方法達成，無須採用基因改造技術。」
稻田中排放的甲烷是由微生物產生，這些微生物會分解水稻根部釋放的有機化合物。水稻及其他植物會釋放這些被稱為「根系分泌物」的化合物，以供養土壤中的微生物，而這些微生物則會透過釋放植物可吸收的養分來促進植物生長。
雖然長期以來人們已了解土壤微生物及根系分泌物與甲烷排放有關，但哪些化學化合物在根系分泌物中負責這一過程，仍然不清楚。
為了確認哪些根系分泌物化合物會轉化為甲烷，研究人員比較了兩種不同水稻品種的根系分泌物—SUSIBA2，一種低甲烷排放的基因改造品種，以及Nipponbare，一種甲烷排放量居中的非基因改造栽培品種。
他們發現 SUSIBA2 的根部分泌的延胡索酸明顯較少，並指出延胡索酸的分泌量與周圍土壤中釋放甲烷的古菌「甲烷菌」豐度之間存在相關性。
為了確認延胡索酸的作用，研究人員向容器中種植的水稻所使用的土壤添加延胡索酸，結果導致甲烷排放量增加。他們還證明，施用奧克太爾（oxantel），一種可抑制延胡索酸酶促分解的化學物質，能有效降低甲烷排放。
然而，由於 SUSIBA2 水稻仍比Nipponbare水稻產生更少的甲烷，研究人員意識到延胡索酸並不是解開這個謎題的唯一關鍵。
施努爾勒表示：「這幾乎就像在解謎一樣。我們注意到土壤本身含有某種能降低甲烷排放的物質，因此開始認為，必定存在某種抑制劑，同樣也在造成不同品種之間的差異。」
當研究團隊重新分析根系分泌物時，他們注意到SUSIBA2水稻也釋放出明顯更多的乙醇。將乙醇添加到環繞水稻的土壤中，能降低甲烷排放量。
接著，研究團隊探討是否能利用傳統育種方法培育出既低甲烷排放又高產的水稻。為此，他們將一種高產或「優良」水稻品種與先前已識別出的低甲烷排放品種（Heijing 栽培品種）進行雜交，而該品種的根系分泌物延胡索酸含量低且乙醇含量高。
由這次雜交培育而成的水稻，其根系分泌物穩定呈現低延胡索酸及高乙醇（LFHE）的特徵。當研究人員在中國各地的多個田間試驗地點種植這些LFHE水稻品種時，結果顯示，與其育成所使用的優良品種相比，LFHE 水稻平均產生的甲烷減少了70%。
LFHE水稻品種同時也具有相對較高的產量，平均每公頃 8.96 公噸，而2024 年全球平均產量為每公頃4.71公噸。
研究人員還探討了是否可以利用乙醇和奧克太爾在大規模下降低甲烷排放。根據在中國兩個不同地點進行的為期兩年的田間試驗，這種處理方法可使甲烷排放量減少約60%，並且不影響作物的產量。
目前，研究人員正努力將LFHE水稻向中國政府及其他相關單位登記為品種，這意味著未來有可能推向農民市場。他們同時也與化肥公司合作，研究是否可以將奧克太爾添加到商業化肥中。
施努爾勒表示：「要讓這些事情真正實現，還需要政府給予一定程度的鼓勵，以激勵並支持農民採用這些低甲烷排放的水稻品種。培育出環境友善的水稻品種是一回事，但關鍵在於如何將它們推向市場，並讓農民願意接受並採用。」