中国科学家培育出与心脏健康密切相关的辅酶Q10新植物种质

提到辅酶Q₁₀，人们首先想到的是和心脏健康息息相关，以及它的抗氧化作用。那么如果提高植物中的辅酶Q₁₀，将会带来哪些意义？

2月14日，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(下称“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权威期刊Cell《细胞》上在线发表了题为“Design of CoQ₁₀ crops based on evolutionary history（基于植物进化的辅酶Q₁₀性状设计）”的科研论文。

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，小麦编辑也取得重要进展。

采访对象供图

辅酶Q₁₀对人类和植物究竟有什么作用？

作为线粒体呼吸链的电子传递体，辅酶Q₁₀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，而水稻等谷物以及一些蔬菜和水果，主要合成辅酶Q₉。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。

“现在市面上有一些辅酶Q₁₀的产品，但是因为辅酶Q₁₀不是一个特别容易吸收的分子，所以相比一颗药丸，通过水稻等食物来获得应当是更好的。” 陈晓亚告诉第一财经。

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。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。

陈晓亚介绍，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，研究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，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达 5μg/g，且对水稻产量没有影响。

他说，基因编辑已成为一种高效安全的先进作物改良技术。编辑的植物不含外源基因、遗传稳定，近年来发展迅速。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。“目前Q₁₀水稻培育工作正在积极推进。”研究团队介绍。

值得注意的是，本次成果的共同第一作者皆为几家单位的青年人才，分别是上海辰山植物园许晶晶副研究员、遗传发育所博士生雷源、上海交通大学张晓凡博士、分子植物卓越中心辰山科学研究中心李建戌副研究员，分子植物卓越中心辰山科学研究中心陈晓亚院士和遗传发育所高彩霞研究员为共同通讯作者。

“希望辰山的人才队伍能更大，机制也更为灵活，就像许晶晶这样的人才，这次取得成果以后，将来怎么能让她更安心地工作，做出更多的成果。 ”上海辰山植物园执行园长、分子植物卓越中心辰山科学研究中心副主任胡永红说。

陈晓亚团队，采访对象供图

中心党委副书记、副主任，研究员张余介绍，青年人才占比高的分子植物卓越中心，正在想一些研究办法来拓宽年轻人的成长路径。“通过院地合作，在人才的自主培养和引进方面已经发挥了很大的作用，比如中心和辰山植物园共建的科研中心，就有很多青年课题组组长利用平台成长起来。”

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