輔酶Q10與人體健康尤其是心臟健康相關(guān)。輔酶Q10是線粒體呼吸鏈的電子傳遞體也是脂溶性抗氧化劑。不同物種合成的輔酶Q側(cè)鏈長(zhǎng)度不同。人體自身合成輔酶Q10，側(cè)鏈由10個(gè)異戊二烯單元組成，而水稻等谷物以及一些蔬菜和水果主要合成輔酶Q9，側(cè)鏈含有9個(gè)異戊二烯單元。創(chuàng)制輔酶Q10作物，提高植物食品中輔酶Q10的含量，是性價(jià)比高且環(huán)境友好的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化新方法。

 

　　目前，不同物種合成的輔酶Q側(cè)鏈長(zhǎng)度不同的原因及分子機(jī)制尚不清楚。得益于上海辰山植物園豐富的植物資源，該團(tuán)隊(duì)采集了包括苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物在內(nèi)的67個(gè)科134種植物樣品。研究檢測(cè)各物種輔酶Q類型和系統(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。

 

　　若要精準(zhǔn)改造農(nóng)作物性狀，創(chuàng)造高營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，則需要精確錨定性狀形成的關(guān)鍵因子。該研究通過對(duì)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)，確定了決定鏈長(zhǎng)的5個(gè)氨基酸位點(diǎn)。研究通過精準(zhǔn)編輯，創(chuàng)制了主要合成輔酶Q10的水稻。它的葉片和籽粒中輔酶Q10占總輔酶Q的75%，籽粒中輔酶Q10達(dá)5 μg/g，且對(duì)水稻產(chǎn)量沒有影響。

 

　　Q10水稻的研制成功，有望豐富輔酶Q10的食物來源，并為大數(shù)據(jù)和AI輔助育種提供范例。

 

　　研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院以及上海市、云南省等的支持。