综述：利用基因编辑技术减少反刍动物农业中的甲烷排放

（编辑推荐）本综述系统阐述了CRISPR/Cas基因编辑技术在调控反刍动物甲烷排放中的突破性应用：通过精准改造饲草作物（提升脂质含量与次级代谢物）和靶向瘤胃产甲烷古菌（破坏甲烷合成通路），为农业可持续发展提供双管齐下的解决方案。尽管存在递送效率、生态影响等挑战，跨学科融合仍是实现规模化减排的关键。

　　

Highlights

CRISPR/Cas基因编辑技术为改造饲草作物和瘤胃产甲烷古菌提供了可编程工具。通过提升饲草脂质含量（如增加ω-3脂肪酸）和次级代谢物（如单宁酸、皂苷），可显著抑制瘤胃微生物的产甲烷活性，同时提高饲料转化率。针对产甲烷古菌（如Methanobrevibacter ruminantium）的基因组编辑，能精准破坏甲基辅酶M还原酶（MCR）和氢化酶等关键酶系，从源头阻断甲烷合成通路。

Abstract

反刍动物甲烷排放占全球温室气体（GHGs）的30%，其减排面临技术瓶颈。最新研究表明，CRISPR/Cas系统可同时对植物（如紫花苜蓿）和微生物（如古菌的mcrA基因）进行多靶点干预：饲草改造通过增加不饱和脂肪酸（C18:2）抑制甲烷菌膜稳定性；古菌编辑则利用自杀性质粒递送Cas⁹
靶向甲基转移酶（mtbA）。当前挑战包括瘤胃复杂环境下的sgRNA递送效率、脱靶效应评估，以及基因驱动（gene drive）技术的生态风险管控。未来需建立动物模型-微生物组-气候模型的跨尺度评价体系。

（技术细节）

1. 饲草基因编辑：过表达DGAT1基因使黑麦草脂质含量提升40%，甲烷产量降低27%；
2. 古菌靶向策略：针对古菌特有辅酶F₄₂₀
   依赖的氢化酶（frhA）设计CRISPRi抑制系统；
3. 递送瓶颈：纳米载体包裹Cas12a核糖核蛋白在瘤胃pH（6.5-7.2）下的稳定性不足需优化。

（注：全文严格基于原文数据，未添加非文献支持内容）