据新华社2月14日消息，辅酶Q10，被誉为“人体的发电机”，能驱动人体细胞产生能量，被收录于《中华人民共和国药典》中，同时也是一种应用广泛的膳食补充剂。我国科学家通过基因编辑技术，成功创制全球首个合成辅酶Q10的水稻新种质。
2月14日，国际权威期刊《细胞》发表了相关科研论文。这项研究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完成。
辅酶Q10是线粒体呼吸链的电子传递体，是脂溶性抗氧化剂，也是人体“发电机”的关键元件。成年人体内辅酶Q10含量自20岁开始逐渐降低。
据央视新闻，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。创制辅酶Q10作物，提高植物食品中辅酶Q10的含量，是一种性价比高且环境友好的营养强化新方法，意义重大。在这项研究工作中，科研人员采集了包括苔藓、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。
据陈晓亚介绍，不同生物中的辅酶Q类型不同。人体自身可以合成辅酶Q10，但20岁以后合成数量大幅下降。而水稻等谷物以及一些蔬菜、水果，则主要合成辅酶Q9。两者区别在于辅酶Q侧链长度不同。
利用上海辰山植物园丰富的植物资源，研究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，系统分析了辅酶Q在陆生植物中的演化轨迹、以及关键酶自然变异，成功解析了植物辅酶Q侧链长度控制的分子机制。
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。再通过精准的基因编辑，创制了主要合成辅酶Q10的水稻。实际种植表明，水稻的生长和产量均未受影响。
据科技日报，长期以来，不同物种合成的辅酶Q侧链长度为何不同，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共67个科134种植物样品。研究团队检测各物种辅酶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。
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。“2018年，陈院士跟我讨论‘只要找到这个氨基酸位点，就能得到富含辅酶Q10的水稻’，但是找到关键位点并非易事。”论文第一作者、上海辰山植物园副研究员许晶晶说，“直到近几年，我们从进化的角度去思考，成功揭示了其关键规律，并利用人工智能和大数据分析等技术，很快锁定了用于水稻基因编辑的关键位点。”
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能决定链长的5个氨基酸位点。通过精准编辑，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%，每克籽粒中辅酶Q10达5微克，且对水稻产量没有影响。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辅助育种提供了范例。
业内专家认为，辅酶Q10水稻的研制成功，将大大丰富辅酶Q10的食物来源，对今后将水稻培育成高营养作物意义重大。
