湖北
北京时间4月30日，最新一期国际顶级期刊《Science》（《科学》）在线发表江汉大学医学部冯金梅教授为共一作者的重磅研究成果。论文题目为“Rumen ciliates modulate methane emissions in ruminants”（瘤胃纤毛虫调控反刍动物甲烷排放），成为学校以一流学科建设引领科研创新的又一最新成果。
该研究解析了瘤胃纤毛虫调控反刍动物甲烷排放的分子机制，首次发现了一种起源于内膜系统、具有单层膜结构的新型产氢细胞器——Hydrogenobody（氢小体），重塑了关于瘤胃纤毛虫在反刍动物甲烷排放中作用的理解，为开发基于纤毛虫的畜牧业甲烷减排提供了全新思路，具有重要科学价值与应用前景。该成果由中国科学院水生生物研究所联合南京农业大学、江汉大学等多所高校科研团队合作完成，江汉大学为共同第一作者单位，这一突破对落实国家“双碳”目标、推动农业绿色转型具有重要现实意义。
当前，全球气候变暖正严重威胁我们的健康与生存，甲烷作为短期强效温室气体，其暖化能力是二氧化碳的28倍，是短期气候治理的关键变量。减少甲烷排放，是我国实现“碳达峰、碳中和”目标任务的迫切要求。我国畜牧业碳排放约占农业总排放的50%，其中反刍动物甲烷排放占全球人为甲烷排放量的30%以上。如何在保障牛羊肉奶消费刚需、守护粮食安全的同时实现减排，成为亟待破解的课题。
针对这一核心痛点，江汉大学医学部冯金梅教授、舒细记教授团队联合多机构协同攻关，聚焦瘤胃纤毛虫这一微生物靶标，首次发现新型产氢细胞器，破解了反刍动物甲烷排放调控密码，为后续减排技术开发找到了精准方向：
1）新资源：建立了目前最大的瘤胃纤毛虫基因组资源库（450个），将其分为多毛和少毛两大类。同时突破了3种瘤胃纤毛虫的厌氧培养方法，建立了活体种质资源，为本研究的顺利开展奠定了坚实基础。
2）新发现：在瘤胃纤毛虫中首次发现了一种起源于内膜系统、具有单层膜的新型产氢细胞器——Hydrogenobody（氢小体）。该结构能产生氢气和清除氧气，为瘤胃产甲烷菌提供底物并维持厌氧环境，可作为干预反刍动物甲烷排放的分子靶标。
3）新机制：阐明了不同瘤胃纤毛虫影响反刍动物甲烷排放高低的机制：多毛类纤毛虫的氢小体丰度远高于少毛类（相差数十倍），其对瘤胃产甲烷的贡献也显著大于少毛类。因此，多毛类纤毛虫可作为干预反刍动物甲烷排放的靶标纤毛虫物种。
整体而言，研究挑战了既有认知，提出了以“氢小体介导的产氢-除氧耦合”为核心的瘤胃纤毛虫调控甲烷生成新路径，阐明了不同纤毛虫差异化影响反刍动物甲烷排放的机制，明确了干预甲烷排放的分子靶标与关键纤毛虫类群。研究为深入理解瘤胃甲烷代谢、挖掘减排新靶点奠定了基础，对推动畜牧业实现“碳减排”目标具有重要意义。冯金梅教授表示，团队未来将继续推动从“机制发现”到“干预方案”的转化，让中国智慧为全球“碳减排”和人类健康贡献不可替代的力量。
谢斐、姜传奇、李志鹏、冯金梅和闫小婷为论文的共同第一作者，缪炜、熊杰、毛胜勇和邱强为共同通讯作者，江汉大学舒细记教授、研究生何金英、徐勤辉、王宇嘉、肖洋等为共同参与人。该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（来源：江汉大学）
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