記者從中國科學院分子植物科學卓越創新中心獲悉,該中心陳曉亞院士團隊與中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞團隊等合作,通過系統分析輔酶Q在陸生植物中的演化軌跡及關鍵酶自然變異,解析了植物輔酶Q側鍊長度控制的分子機制,利用引導編輯技術改變水稻基因組Coq1酶的5個氨基酸,創制了合成輔酶Q10的水稻新種質,小麥編輯也取得重要進展。該成果北京時間2025年2月14日在國際學術期刊《細胞》在線發表。
△科研人員在田間觀察水稻新種質
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境友好的營養強化新方法,意義重大。在這項研究工作中,科研人員採集了包括苔蘚、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類型及系統分佈特徵,發現輔酶Q10是被子植物的祖先性狀,多數植物仍然合成輔酶Q10。
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鍊長的5個氨基酸位點。通過精準編輯,創制了主要合成輔酶Q10的水稻,其葉片和籽粒中輔酶Q10佔總輔酶Q的75%,籽粒中輔酶Q10達5 μg/g,且對水稻產量沒有影響。 Q10水稻的研製成功,將大大豐富輔酶Q10的食物來源,也為大數據和AI輔助育種提供了一個範例。
(總台央視記者 帥俊全 褚爾嘉)