新京報(bào)訊（記者張璐）記者從中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心辰山科學(xué)研究中心獲悉，該中心陳曉亞院士團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高彩霞團(tuán)隊(duì)等合作，通過系統(tǒng)分析輔酶Q在陸生植物中的演化軌跡及關(guān)鍵酶自然變異，解析了植物輔酶Q側(cè)鏈長度控制的分子機(jī)制，利用引導(dǎo)編輯技術(shù)改變水稻基因組Coq1酶的5個(gè)氨基酸，創(chuàng)制了合成輔酶Q₁₀的水稻新種質(zhì)，小麥編輯也取得重要進(jìn)展。2025年2月14日，該研究成果在國際權(quán)威期刊《Cell》上在線發(fā)表。

輔酶Q₁₀與人體健康，尤其是心臟健康息息相關(guān)，它是線粒體呼吸鏈的電子傳遞體，也是脂溶性抗氧化劑。不同物種合成的輔酶Q側(cè)鏈長度不同，人體自身合成輔酶Q₁₀，側(cè)鏈由10個(gè)異戊二烯單元（C50）組成，而水稻等谷物以及一些蔬菜和水果，主要合成輔酶Q₉，側(cè)鏈含有9個(gè)異戊二烯單元（C45）。創(chuàng)制輔酶Q₁₀作物，提高植物食品中輔酶Q₁₀的含量，是一種性價(jià)比高且環(huán)境友好的營養(yǎng)強(qiáng)化新方法，意義重大。

為什么不同物種合成的輔酶Q側(cè)鏈長度不同，其分子機(jī)制一直不明。得益于上海辰山植物園豐富的植物資源，該團(tuán)隊(duì)采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內(nèi)的共67個(gè)科134種植物樣品。檢測(cè)各物種輔酶Q類型及系統(tǒng)分布特征，發(fā)現(xiàn)輔酶Q₁₀是被子植物的祖先性狀，多數(shù)植物仍然合成輔酶Q₁₀，而禾本科、菊科和葫蘆科植物等主要合成輔酶Q₉。

要精準(zhǔn)改造農(nóng)作物性狀，創(chuàng)造高營養(yǎng)品質(zhì)，首先要精確錨定性狀形成的關(guān)鍵因子。結(jié)合對(duì)1000多種陸生植物輔酶Q側(cè)鏈合成酶Coq1氨基酸序列的進(jìn)化分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，科研團(tuán)隊(duì)最終確定了決定鏈長的5個(gè)氨基酸位點(diǎn)。通過精準(zhǔn)編輯，創(chuàng)制了主要合成輔酶Q₁₀的水稻，其葉片和籽粒中輔酶Q₁₀占總輔酶Q的75%，籽粒中輔酶Q₁₀達(dá)5微克/克，且對(duì)水稻產(chǎn)量沒有影響。基因編輯已成為一種高效安全的先進(jìn)作物改良技術(shù)，編輯的植物不含外源基因、遺傳穩(wěn)定，近年來在發(fā)達(dá)國家發(fā)展迅速。Q₁₀水稻的研制成功，將大大豐富輔酶Q₁₀的食物來源，也為大數(shù)據(jù)和AI輔助育種提供了一個(gè)范例。

編輯 劉夢(mèng)婕

校對(duì) 王心