我国科学家创制辅酶Q10水稻新种质

近日，上海科研团队在国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）上在线发表了题为“基于植物进化的辅酶Q10性状设计”的重要科研论文。这篇论文揭示了辅酶Q10在陆生植物中的演化轨迹，以及关键酶的自然变异，为解析植物辅酶Q侧链长度控制的分子机制提供了新的视角。

通过引导编辑技术，该团队成功改变了水稻基因组中Coq1酶的5个氨基酸，从而创制了能够合成辅酶Q10的水稻新种质，并在小麦编辑方面取得了重要进展。

这项科研成果是由中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山科学研究中心陈晓亚院士团队，联合中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队以及其他科研机构共同完成的。

这一突破性的研究成果，不仅丰富了我们对植物辅酶Q10合成机制的理解，也为农业科学和人类健康带来了深远的影响。

辅酶Q10，作为线粒体呼吸链的关键电子传递体和脂溶性抗氧化剂，与人体健康，尤其是心脏健康密切相关。它不仅参与能量代谢，还能清除自由基，保护细胞免受氧化损伤。

不同物种合成的辅酶Q侧链长度不同，人体自身合成的辅酶Q10侧链由10个异戊二烯单元（C50）组成，而水稻等谷物以及一些蔬菜和水果，主要合成辅酶Q9，侧链含有9个异戊二烯单元（C45）。

因此，创制富含辅酶Q10的作物，提高植物食品中辅酶Q10的含量，对于提升人类营养健康水平具有重要意义。

长期以来，不同物种合成辅酶Q侧链长度不同的分子机制一直是个谜。

得益于上海辰山植物园丰富的植物资源，科研团队采集了包括苔藓、石松、蕨类、裸子植物和被子植物在内的共67个科134种植物样品，检测了各物种辅酶Q的类型及系统分布特征。

研究发现，辅酶Q10是被子植物的祖先性状，多数植物仍然合成辅酶Q10，而禾本科、菊科和葫芦科植物等主要合成辅酶Q9。

为了精准改造农作物性状，创造高营养品质，科研团队结合对1000多种陆生植物辅酶Q侧链合成酶Coq1氨基酸序列的进化分析和机器学习，最终确定了决定链长的5个氨基酸位点。

通过精准编辑，他们成功创制了主要合成辅酶Q10的水稻，其叶片和籽粒中辅酶Q10占总辅酶Q的75%，籽粒中辅酶Q10含量高达5 μg/g，且对水稻产量没有影响。

这一基因编辑技术的成功应用，不仅展示了其高效安全性，也为大数据和AI辅助育种提供了新的范例。

值得一提的是，这项科研成果的取得，离不开上海市政府的统筹规划和中国科学院的大力支持。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心和上海市绿化和市容管理局共建中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山科学研究中心，通过院地合作实现了重大成果的突破。

这不仅为辰山植物园科研团队提供了坚实的科研保障，也为持续聚焦植物资源的科学保护与有效利用提供了有力支撑。