反刍动物甲烷排放是农业温室气体的主要来源，占全球农业甲烷排放的近40%。当前常规减排手段如改变日粮结构、添加化合物等手段存在持续性弱、成本高或副作用大的问题。新研究指出，CRISPR/Cas技术作为一种高效、可编程的基因编辑工具，为解决这一问题提供了突破口。
2025年6月14日，北京农学院奶牛营养学北京市重点实验室蒋林树教授团队在Cell Press旗下期刊Trends in Biotechnology（中科院1区TOP期刊，IF=14.3）发表了题为“Leveraging gene editing to combat methane emissions in ruminant agriculture”的综述论文，系统阐述了利用CRISPR基因编辑技术减少反刍动物甲烷排放的前沿策略。该综述聚焦于两个核心方向：饲草改良与瘤胃微生物重塑，提出通过精准编辑植物（次级代谢产物）和微生物（产甲烷古菌）基因，实现反刍动物源头控排，为低碳畜牧业发展提供新思路。
一方面，研究表明，通过基因编辑提升饲草中脂质和特定活性物质（如单宁、皂苷）含量，可有效抑制瘤胃甲烷合成。这些改良后的牧草不仅可维持动物生产性能，还可在饲喂过程中自然降低温室气体排放。另一方面，通过编辑瘤胃中产甲烷古菌的关键代谢基因（如Mcr、mtmCB等），可实现对甲烷生成过程的直接干预，从微生物源头降低甲烷释放量。
CRISPR/Cas技术在反刍动物系统中减少甲烷排放的应用
研究总结了当前在模式植物和代表性产甲烷菌中已取得的编辑成果，并展示了多个有效路径，包括脂质合成通路优化、酚类和皂苷类代谢增强，以及利用CRISPR干扰系统精准调控微生物基因表达。同时，文章也指出了技术推广面临的挑战，例如编辑元件的传递效率、靶标基因选择的生态安全性，以及如何在复杂瘤胃环境中维持编辑微生物的稳定性和竞争力。
该文强调，应通过多学科协作推动基因编辑技术在农业减排中的应用，包括整合植物生物技术、合成生物学、系统生态学和农业政策等领域，加速构建可持续、可监管、可推广的低碳养殖体系。
通过牧草和药用植物的基因编辑增强活性物质产量以减少甲烷排放
北京农学院动物科学技术学院赵玉超副教授为论文的第一作者，北京农学院蒋林树教授为该论文的通讯作者。本课题的研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1301801）的支持。是全球首次系统提出“植物+微生物双靶向”基因编辑策略以应对反刍动物甲烷排放的理论框架与实践方向，具有重要的科研价值和产业推广潜力。
团队负责人表示，将围绕“落实教育强国建设纲要，推动学校事业高质量发展”主题主线，以学校“实干创先年”为抓手，不断产出高水平科研成果，为加快实现高水平农业科技自立自强贡献智慧和力量。
