CRISPR水稻如何帮助应对气候变化？

“Jennifer和我对气候以及它在世界范围内是一个多么大的问题有一致的看法。”创新基因组学研究所（IGI）执行主任Brad Ringeisen说：“我们只是不想再袖手旁观。”

气候专家们绝大多数同意，真正应对气候变化的唯一途径是减少我们在燃烧化石燃料发电或为火车、飞机和汽车提供动力时向空气中排放的温室气体排放量。但是，人类已经在大气中排放了如此之多的加热地球的污染，我们也需要找到方法来清理一些现有的混乱，并防止更加灾难性的气候变化。实现这一目标的方法之一是通过植物。植物在光合作用中自然地吸收了一种常见的温室气体--二氧化碳。最终，它们将这些碳转移到土壤中。

CRISPR可以用来对植物的基因组进行精确的改变，以产生理想的性状。在IGI的碳清除任务中，有三个基因编辑的目标。首先，它试图使植物的光合作用更加有效，以便它们能够更好地捕获尽可能多的二氧化碳。其次，IGI对开发具有更长根系的作物感兴趣。植物通过其根部将碳转移到土壤中（以及当它们死亡时从其身体的其他部分转移）。更长的根可以将碳沉积在土壤深处，这样它就不会那么容易再次释放到大气中。索尔克生物研究所正在进行类似的努力，以影响植物的基因并开发具有更强壮根系的作物，该研究所在2020年从贝索斯地球基金获得了3000万美元的资金。

这给我们带来了IGI研究的第三个方面：提高土壤储存而不是释放温室气体的能力。土壤通常不会储存很长时间的碳。它通过土壤微生物分解植物物质时的呼吸作用逃回大气中。而现代农业中使用的技术，如翻耕，加速了这一过程，使土壤失去更多的碳。据Ringeisen说，IGI的CRISPR研究的一个潜在结果是，可以将一种产品添加到土壤中，以培育一个能更长时间保持碳的土壤微生物群。

这些都是繁重的任务，离实现目标还有很长的路要走。来自“陈-扎克伯格倡议”的1100万美元资助了三年的研究，Ringeisen预计“在七到十年内将产生实际影响”。即使他们在这个时间框架内成功地对植物和土壤微生物进行了基因工程，扩大规模以对气候产生有意义的影响仍将是一个巨大的挑战。

麻省理工学院的助理教授César Terrer在一封电子邮件中写道：“植物已经是极其有效的固碳机器，这是数百万年来的进化结果，所以我仍然不相信CRISPR能够在我们需要的规模上为改善碳封存做很多工作。”

Terrer没有参与这个项目，但他以前是参与机构之一美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究员，“如果有人能做到这一点，那就是他们。”然而，他警告说，关注如何通过工程化自然来帮助我们应对气候变化，可能会分散人们对首先减少温室气体污染这一更迫切需求的注意力。

农业已经对其自身巨大的碳足迹负责--其中大部分来自牲畜和化肥。水稻种植也是甲烷排放的一大元凶，因为潮湿的稻田是产生甲烷的微生物的理想家园。IGI也在努力解决这个问题，再次研究改变土壤中的根系和微生物。

据Ringeisen说，水稻基因组比其他作物更容易操作，部分原因是它已经被研究了很多，并且被充分理解。参与IGI计划的科学家之一是Pamela Ronald，他的研究因使用不同类型的基因工程（更像是精确育种）开发出比其他类型的水稻品种耐淹时间长而广为人知。根据Ronald在加州大学戴维斯分校的实验室，这种水稻现在在印度和孟加拉国被600多万农民种植。

IGI的工作不会因水稻而停止。据Ringeisen说，高粱是另一个进行基因编辑以促进碳清除的主要候选作物。他还希望他们开发的任何新品种都会给农民带来额外的激励，比如更高效的光合作用带来的更丰厚的收成。但这仍然是几年后的事。IGI希望在他们对CRISPR水稻的研究开始后三年左右开始与农民进行国际实地试验。