每經編輯 杜宇

據新華社2月14日消息，輔酶Q10，被譽為“人體的發(fā)電機”，能驅動人體細胞產生能量，被收錄于《中華人民共和國藥典》中，同時也是一種應用廣泛的膳食補充劑。我國科學家通過基因編輯技術，成功創(chuàng)制全球首個合成輔酶Q10的水稻新種質。

圖片來源：每日經濟新聞 劉國梅 攝

2月14日，國際權威期刊《細胞》發(fā)表了相關科研論文。這項研究由中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心辰山科學研究中心陳曉亞院士團隊與中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所高彩霞團隊等合作完成。

輔酶Q10是線粒體呼吸鏈的電子傳遞體，是脂溶性抗氧化劑，也是人體“發(fā)電機”的關鍵元件。成年人體內輔酶Q10含量自20歲開始逐漸降低。

據央視新聞，輔酶Q10與人體健康，尤其是心臟健康息息相關，它是線粒體呼吸鏈的電子傳遞體，也是脂溶性抗氧化劑。創(chuàng)制輔酶Q10作物，提高植物食品中輔酶Q10的含量，是一種性價比高且環(huán)境友好的營養(yǎng)強化新方法，意義重大。在這項研究工作中，科研人員采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內的共67個科134種植物樣品。檢測各物種輔酶Q類型及系統(tǒng)分布特征，發(fā)現輔酶Q10是被子植物的祖先性狀，多數植物仍然合成輔酶Q10。

據陳曉亞介紹，不同生物中的輔酶Q類型不同。人體自身可以合成輔酶Q10，但20歲以后合成數量大幅下降。而水稻等谷物以及一些蔬菜、水果，則主要合成輔酶Q9。兩者區(qū)別在于輔酶Q側鏈長度不同。

利用上海辰山植物園豐富的植物資源，研究團隊采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內的共67個科134種植物樣品，系統(tǒng)分析了輔酶Q在陸生植物中的演化軌跡、以及關鍵酶自然變異，成功解析了植物輔酶Q側鏈長度控制的分子機制。

結合對1000多種陸生植物輔酶Q側鏈合成酶Coq1氨基酸序列的進化分析和機器學習，科研團隊最終確定了決定鏈長的5個氨基酸位點。再通過精準的基因編輯，創(chuàng)制了主要合成輔酶Q10的水稻。實際種植表明，水稻的生長和產量均未受影響。

據科技日報，長期以來，不同物種合成的輔酶Q側鏈長度為何不同，其分子機制一直不明。得益于上海辰山植物園豐富的植物資源，該團隊采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內的共67個科134種植物樣品。研究團隊檢測各物種輔酶Q類型及系統(tǒng)分布特征，發(fā)現輔酶Q10是被子植物的祖先性狀，多數植物仍然合成輔酶Q10，而禾本科、菊科和葫蘆科植物等主要合成輔酶Q9。

要精準改造農作物性狀，創(chuàng)造高營養(yǎng)品質，首先要精確錨定性狀形成的關鍵因子。“2018年，陳院士跟我討論‘只要找到這個氨基酸位點，就能得到富含輔酶Q10的水稻’，但是找到關鍵位點并非易事。”論文第一作者、上海辰山植物園副研究員許晶晶說，“直到近幾年，我們從進化的角度去思考，成功揭示了其關鍵規(guī)律，并利用人工智能和大數據分析等技術，很快鎖定了用于水稻基因編輯的關鍵位點。”

結合對1000多種陸生植物輔酶Q側鏈合成酶Coq1氨基酸序列的進化分析和機器學習，科研團隊最終確定了能決定鏈長的5個氨基酸位點。通過精準編輯，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%，每克籽粒中輔酶Q10達5微克，且對水稻產量沒有影響。Q10水稻的研制成功，將大大豐富輔酶Q10的食物來源，也為大數據和AI輔助育種提供了范例。

業(yè)內專家認為，輔酶Q10水稻的研制成功，將大大豐富輔酶Q10的食物來源，對今后將水稻培育成高營養(yǎng)作物意義重大。

每日經濟新聞綜合新華社、央視新聞、科技日報

封面圖片來源：每日經濟新聞 劉國梅 攝