準(zhǔn)確估算溫室氣體CH4的氧化量（匯），既是各國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)過近8年的努力，最近，中國科學(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程中發(fā)揮了主要作用。針對干濕交替的水稻土，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，美國科學(xué)家已經(jīng)觀測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際社會(huì)的重視。研究結(jié)果為開展野外觀測實(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280萬噸，約占我國稻田甲烷排放量的36%左右。這些研究結(jié)果可能為我國政府氣候變化談判及國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。
