每經(jīng)編輯 杜宇

據(jù)新華社2月14日消息，輔酶Q10，被譽(yù)為“人體的發(fā)電機(jī)”，能驅(qū)動人體細(xì)胞產(chǎn)生能量，被收錄于《中華人民共和國藥典》中，同時也是一種應(yīng)用廣泛的膳食補(bǔ)充劑。我國科學(xué)家通過基因編輯技術(shù)，成功創(chuàng)制全球首個合成輔酶Q10的水稻新種質(zhì)。

圖片來源：每日經(jīng)濟(jì)新聞 劉國梅 攝

2月14日，國際權(quán)威期刊《細(xì)胞》發(fā)表了相關(guān)科研論文。這項研究由中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心辰山科學(xué)研究中心陳曉亞院士團(tuán)隊與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高彩霞團(tuán)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(jī)”的關(guān)鍵元件。成年人體內(nèi)輔酶Q10含量自20歲開始逐漸降低。

據(jù)央視新聞，輔酶Q10與人體健康，尤其是心臟健康息息相關(guān)，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(qiáng)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(nèi)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(xiàn)輔酶Q10是被子植物的祖先性狀，多數(shù)植物仍然合成輔酶Q10。

據(jù)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(shù)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(cè)鏈長度不同。

利用上海辰山植物園豐富的植物資源，研究團(tuán)隊采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內(nèi)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(guān)鍵酶自然變異，成功解析了植物輔酶Q側(cè)鏈長度控制的分子機(jī)制。

結(jié)合對1000多種陸生植物輔酶Q側(cè)鏈合成酶Coq1氨基酸序列的進(jìn)化分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，科研團(tuán)隊最終確定了決定鏈長的5個氨基酸位點。再通過精準(zhǔn)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(chǎn)量均未受影響。

據(jù)科技日報，長期以來，不同物種合成的輔酶Q側(cè)鏈長度為何不同，其分子機(jī)制一直不明。得益于上海辰山植物園豐富的植物資源，該團(tuán)隊采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內(nèi)的共67個科134種植物樣品。研究團(tuán)隊檢測各物種輔酶Q類型及系統(tǒng)分布特征，發(fā)現(xiàn)輔酶Q10是被子植物的祖先性狀，多數(shù)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(zhǔn)改造農(nóng)作物性狀，創(chuàng)造高營養(yǎng)品質(zhì)，首先要精確錨定性狀形成的關(guān)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(guān)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(jìn)化的角度去思考，成功揭示了其關(guān)鍵規(guī)律，并利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，很快鎖定了用于水稻基因編輯的關(guān)鍵位點。”

結(jié)合對1000多種陸生植物輔酶Q側(cè)鏈合成酶Coq1氨基酸序列的進(jìn)化分析和機(jī)器學(xué)習(xí)，科研團(tuán)隊最終確定了能決定鏈長的5個氨基酸位點。通過精準(zhǔn)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(dá)5微克，且對水稻產(chǎn)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(shù)據(jù)和AI輔助育種提供了范例。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)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(jīng)濟(jì)新聞綜合新華社、央視新聞、科技日報

封面圖片來源：每日經(jīng)濟(jì)新聞 劉國梅 攝