準(zhǔn)確估算溫室氣體CH4的氧化量（匯），既是各國(guó)政府全球變化履約的關(guān)注點(diǎn)，也是全球變化生物學(xué)的研究難點(diǎn)。主要原因是大氣中甲烷（CH4）濃度極低，僅為百萬(wàn)分之二不到（1.84 ppmv），難以支持微生物生存生活。因此，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，目前尚未可知、不可培養(yǎng)的微生物是土壤氧化大氣甲烷的唯一生物匯。
經(jīng)過(guò)近8年的努力，最近，中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所賈仲君課題組解析了濕地土壤氧化大氣甲烷的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)甲烷氧化菌，而不是未知的難培養(yǎng)微生物在大氣甲烷氧化過(guò)程中發(fā)揮了主要作用。針對(duì)干濕交替的水稻土，課題組提出了全轉(zhuǎn)錄組水平的微生物群落關(guān)聯(lián)技術(shù)理念MTWAS（metatranscriptome-wide association study），從數(shù)以千億計(jì)的遺傳信息中，解析了水稻土甲烷氧化過(guò)程的微生物代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果表明：高濃度甲烷刺激是水稻土氧化大氣低濃度甲烷的前提條件，MTWAS分析則發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)甲烷氧化菌利用高濃度甲烷過(guò)程中，合成了能量物質(zhì)PHB，極有可能利用PHB氧化大氣甲烷，結(jié)合高通量功能基因檢測(cè)和穩(wěn)定性同位素示蹤DNA技術(shù)，巧妙排除了難培養(yǎng)大氣甲烷氧化菌的貢獻(xiàn)。這一結(jié)果得到了審稿專家的高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為是溫室氣體排放領(lǐng)域的突破性成果、令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，為全球甲烷和碳循環(huán)、氣候變化的計(jì)算模擬提供了新視角。
研究結(jié)果具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。早在30多年前，美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)觀測(cè)到干濕交替濕地土壤氧化大氣甲烷的現(xiàn)象，但其生物學(xué)機(jī)理一直是世界性的科學(xué)難題，導(dǎo)致濕地土壤氧化大氣甲烷的潛力未得到國(guó)際社會(huì)的重視。研究結(jié)果為開(kāi)展野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確估算濕地土壤甲烷源和匯的強(qiáng)度提供了重要理論依據(jù)。初步估算表明，地球環(huán)境中干濕交替濕地土壤每年可氧化甲烷280萬(wàn)噸，約占我國(guó)稻田甲烷排放量的36%左右。這些研究結(jié)果可能為我國(guó)政府氣候變化談判及國(guó)際碳排放履約提供新的理論支撐。該研究得到了科技部“973”項(xiàng)目課題、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中科院B類戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)的資助，最近被Nature Communications 在線發(fā)表。
