本报讯（记者 姜静 通讯员 王璐）畜牧养殖中，牛羊等反刍动物会产生大量甲烷气体，既加剧温室效应，还造成饲料养分无端损耗，已成为阻碍畜牧产业绿色低碳发展的突出难题。针对这一行业痛点，南京农业大学毛胜勇教授团队联合多家科研单位，历经五年联合攻关取得突破，相关成果日前在线刊发于国际顶尖期刊《科学》。研究不仅探明纤毛虫调控甲烷排放的内在机制，还首次发现全新产氢细胞器“氢小体”，为畜牧业低碳减排提供原创实用技术方案。
甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，保温效应更强。在人为甲烷排放中，牛羊等反刍动物排放量占比超三成。瘤胃作为反刍动物核心消化器官，其内部微生物对甲烷生成至关重要。
“瘤胃是反刍动物体内最大的消化器官，也是一个天然的微生物发酵罐，纤毛虫是瘤胃中占比极高的真核微生物。”团队负责人毛胜勇教授介绍，团队此前已证实氢代谢是甲烷产生的核心环节，但受技术限制，纤毛虫影响甲烷排放的内在机制始终未能破解。只有弄清楚瘤胃纤毛虫的作用机理，才能从根源破解反刍动物甲烷减排难题。
长期以来，瘤胃纤毛虫研究深陷困境，面临纯培养难度大、基因组复杂、外源污染偏高、分类困难、研究技术不足五大技术难题。“我们联合中国科学院水生所缪炜老师牵头的万种原生生物基因组计划，依托自主研发技术提升测序成功率，顺利获取高质量纤毛虫基因组。”成果第一作者谢斐博士说。
目前团队已建成全球规模最大的瘤胃纤毛虫基因组数据库，完善基因组数据分析流程，同时建成3种瘤胃纤毛虫的厌氧培养技术。团队还在瘤胃纤毛虫发现全新产氢细胞器“氢小体”，该细胞器结构异于传统产氢体，兼具产氢、除氧双重功能，是甲烷生成的重要动力来源。
“这一成果不仅是基础研究的重要突破，更为畜牧业甲烷减排找到了切实可行的新方法。”毛胜勇说，此次研究锁定精准减排靶标，让畜牧甲烷减排从模糊调控转向精准干预。未来可研发靶向抑制技术，从源头减少甲烷排放，降低饲料能量损耗，提升养殖生产效率。