本文转自：新华日报
牛胃里的“产氢工厂”找到了
南农大破解畜牧业甲烷减排密码
□ 本报记者 杨频萍 通讯员 王璐
5月1日，南京农业大学毛胜勇教授团队在国际顶尖期刊《科学》发表研究，首次在牛、羊等反刍动物的瘤胃纤毛虫中发现一种全新的产氢细胞器——“氢小体”，揭开了困扰科学界180余年的甲烷排放谜题。
甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，其温室效应约为二氧化碳的23倍。反刍动物排放的甲烷占全球人为甲烷排放量的30%以上，既是气候变暖的重要推手，也意味着大量饲料能量白白浪费。瘤胃是反刍动物消化饲草的核心器官，其中的纤毛虫生物量最高可达微生物总量的50%，但长期以来，其作用机制如同一个难以打开的“黑箱”。
研究团队联合中国科学院水生生物研究所、西北工业大学等单位，历时5年攻关，依托“万种原生生物基因组计划（P10K）”，自主开发了基因组去污染技术，成功构建了包含450个基因组的全球最大瘤胃纤毛虫基因组资源库，并建立了3种瘤胃纤毛虫的厌氧培养方法。基于这一资源库，团队明确了纤毛虫由6科18属构成，分为“多毛类”（全身覆盖纤毛）和“少毛类”（仅口部有纤毛）两大功能类群。
更具颠覆性的是，团队首次在瘤胃纤毛虫中发现了一种全新的产氢细胞器——氢小体。它不同于传统认知中起源于线粒体、具有双层膜的产氢体，而是起源于内膜系统、具有单层膜的全新结构，兼具生产氢气和清除氧气的双重功能。氢小体主要定位于纤毛基部，全身覆盖纤毛的多毛类纤毛虫的氢小体数量比少毛类高出数十倍，因而驱动甲烷生成的能力更强，是调控甲烷排放的关键干预靶点。
在数据验证层面，团队整合分析了全球近2000个瘤胃宏组学数据，并结合百头奶牛的实地甲烷排放测定，证实了纤毛虫丰度与甲烷排放量之间的强相关性。基于这些发现，未来可通过抑制氢小体功能或精准调控多毛类纤毛虫群落，从源头降低甲烷排放，实现畜牧业绿色低碳发展。
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