对心脏有益的辅酶Q10 能从米饭获得了！科学团队创制辅酶Q10水稻新种质

辅酶Q10，网上销售“长盛不衰”的营养保健品。它和人体健康，尤其是心脏健康息息相关。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，联合创制了辅酶Q10水稻新种质。
北京时间今天（14日）凌晨，相关成果在国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）上在线发表。

从辅酶Q9“走向”Q10

新民晚报记者采访了心脏领域临床专家得知，辅酶Q10是线粒体呼吸链的电子传递体，也是脂溶性抗氧化剂，存在于人体所有的组织细胞中。在自然情况下，辅酶Q10在细胞产生能量的过程中发挥重要作用，其他作用包括直接参与能量的供应、抗氧化、中和氧自由基等。
正常情况下，人体组织对辅酶Q10的需求依靠自身合成即可满足，不需要外源性补充。不过随着年龄的增加，机体内源性自我合成辅酶Q10的能力会下降，而且在某些病理情况下人体组织合成辅酶Q10的能力也会受到影响。这时，外源性补充辅酶Q10有助于维持其在血液和组织中的正常浓度。
据悉，人每天从食物中可以获取辅酶Q10为3-5毫克，目前的谷物无法提供辅酶Q10。
“不同物种合成的辅酶Q侧链长度不同，像人和哺乳动物能合成辅酶Q10。”中国科学院院士陈晓亚介绍，以水稻为代表的主要粮食作物，主要合成辅酶Q9。
研究发现，Coq1合成并决定了辅酶Q侧链的长度。科研团队提出，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。

陈晓亚与上海辰山植物园科研助理、副研究员许晶晶（右）在实验室

创制合成辅酶Q10水稻

听上去，辅酶Q9和辅酶Q10差得不多；可现实里，这条路并不好走——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，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。
“我们发现，植物中辅酶Q10和Q9的分布具有明显的科属特异性，70%的检测物种主要合成Q10，而禾本科、菊科和葫芦科植物等主要合成辅酶Q9。”论文共同第一作者，上海辰山植物园科研助理、副研究员许晶晶介绍。
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，科研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。

摆放在科研团队实验室外的辅酶Q10水稻

“经过测算，食用辅酶Q10水稻，每天能让人多吸收1-2毫克的辅酶Q10，且高温蒸煮不会对其营养成分造成破坏。”陈晓亚院士说。

成果创新亦是模式创新

每一次重要的突破，背后都是脚踏实地的积淀。就许晶晶来说，创制合成辅酶Q10的水稻，其实也是“三步走”——第一次是经过转基因方法提高了番茄辅酶Q10的含量，成果在《代谢工程》上发表；后来又鉴定了一种关键的酶，发表在了《科学》子刊上。
陈晓亚院士补充说，这次科研团队利用的是基因编辑技术，这已经是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，近年来在发达国家发展迅速。
“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。”他说。

科研团队讨论实验进展

记者还了解到，科研团队辅酶Q10水稻新种目前收获了第二代。科学家还将成果运用到了小麦和生菜上，都已经取得一定成果。不过，目前辅酶Q10水稻仍处于实验室阶段，距离大规模种植还有路要走。
“接下去，我们也考虑通过基因编辑提高水稻中辅酶Q10的含量。根据此前研究番茄的经验，提升的空间值得期待。”许晶晶告诉记者。
值得一提的是，辅酶Q10水稻的诞生也是一次模式创新——中国科学院分子植物科学卓越创新中心和上海辰山植物园“院地携手”实现重大成果突破。

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