中国青年报客户端上海2月14日电（中青报·中青网记者 王烨捷）今天，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与中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队等合作，在国际学术期刊《细胞》（CELL）发表最新研究成果的论文。该研究通过系统分析辅酶Q在陆生植物中的演化轨迹及关键酶自然变异，解析了植物辅酶Q侧链长度控制的分子机制，利用引导编辑技术改变水稻基因组Coq1酶的5个氨基酸，创制了合成辅酶Q10的水稻新种质。
植物辅酶Q种类的进化。受访团队供图
植物辅酶Q种类的进化。受访团队供图
“发表论文是重要的一步，目前正在积极推进，促进科研成果向应用市场转化。”论文第一作者、上海辰山植物园副研究员许晶晶说。
中国科学院院士、中国科学院分子植物卓越中心辰山科学研究中心主任陈晓亚介绍，这次新创制的、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达5μg（微克）/g，每500克籽粒含有辅酶Q10约2.5毫克，且对水稻产量没有影响。按照1毫克等于1000微克来计算，该团队目前创制的辅酶Q10水稻每500克含有辅酶Q10约2.5毫克。
许晶晶透露，团队目前只是通过大量工作使得水稻中“可以含有辅酶Q10”，未来还将尝试使得水稻中辅酶Q10的含量增加。许晶晶介绍，辅酶Q10的增加，并不会导致水稻中原有营养成分的流失，蒸煮等传统米饭烹饪工序对辅酶Q影响较小。
辅酶Q10与人体健康，尤其是心脏健康息息相关，它是线粒体呼吸链的电子传递体，也是脂溶性抗氧化剂。不同物种合成的辅酶Q侧链长度不同，人体自身合成辅酶Q10，侧链由10个异戊二烯单元（C50）组成。
为什么不同物种合成的辅酶Q侧链长度不同，其分子机制一直不明。得益于上海辰山植物园丰富的植物资源，该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134种植物样品。检测各物种辅酶Q类型及系统分布特征，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。
陈晓亚院士（右二）带着学生在田间观察水稻。受访团队供图
陈晓亚院士（右二）带着学生在田间观察水稻。受访团队供图
要精准改造农作物性状，创造高营养品质，首先要精确锚定性状形成的关键因子。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，科研团队最终确定了决定链长的5个氨基酸位点。
通过精准编辑，科研团队创制了主要合成辅酶Q10的水稻。基因编辑的植物不含外源基因、遗传稳定，近年来在发达国家发展迅速。辅酶Q10水稻的研制成功，将大大丰富辅酶Q10的食物来源，也为大数据和AI辅助育种提供了一个范例。
责任编辑：邱晨辉,梁国胜
浏览量：
172 
大字号
