基因编辑水稻可以产生一种对人类健康至关重要的化合物

一个中国科学家团队利用靶向基因编辑技术开发出能够产生辅酶Q10（CoQ10）的水稻，辅酶Q10是一种对人类健康至关重要的化合物

由CAS分子植物科学卓越中心/上海辰山研究中心的陈晓雅教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所（CAS）的高彩霞教授领导，研究人员使用靶向基因编辑仅修饰了Coq1水稻酶的五个氨基酸，创造了能够合成CoQ10的新水稻品种。

该研究发表在《细胞》杂志上

CoQ10对人类健康很重要，尤其是对心脏的保护。它是线粒体电子传递链的重要组成部分，是脂溶性抗氧化剂。不同物种合成具有不同侧链长度的CoQ

人类合成辅酶Q10的侧链含有10个异戊二烯单元（C50），而水稻和小麦等谷物作物以及某些蔬菜和水果主要合成辅酶Q9，其中含有9个异戊二烯单元

生产辅酶Q10的作物的发明大大增加了植物性食品中辅酶Q10的含量，为营养强化提供了一种经济高效、环保的方法，具有巨大的潜在益处

CoQ侧链长度变化的分子机制此前尚不清楚。得益于CAS分子植物科学卓越中心上海辰山植物园的丰富植物收藏，研究团队从67个科中获得了134个植物样本，包括苔藓、棒苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物

研究人员确定了CoQ类型在这些物种中的分布模式，并揭示了CoQ10是开花植物的祖先特征，大多数植物仍在合成CoQ10。然而，草、雏菊和葫芦科植物主要产生CoQ9。

在分析了1000多种陆生植物物种中Coq1酶的进化轨迹和自然变异，以及使用机器学习后，研究人员最终确定了决定链长的五个氨基酸位点

经过靶向编辑后，本研究中的水稻植株主要合成辅酶Q10，每粒稻米产生高达5μg/g的辅酶Q10。这表明基因编辑已成为一种高效、安全的作物育种技术

CoQ10大米的成功开发将显著扩大CoQ10的食物来源。它还提供了一个使用大数据和人工智能进行作物育种的例子 More information: Jing-Jing Xu et al, Design of CoQ10 crops based on evolutionary history, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.01.023

Journal information: Cell