輔酶Q10與人體健康，尤其是心臟健康息息相關。但日常飲食中輔酶Q10來源較少，如何創制輔酶Q10作物成為不少科學家關注的課題。日前，上海辰山植物園的科研成果有了新的飛躍，對食物性輔酶Q10人體日常外源性補充做出重大貢獻。

在上海市綠化和市容管理局的大力支持與悉心指導下，中國科學院分子植物科學卓越創新中心辰山科學研究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聯合攻關，在國際權威期刊《細胞》（Cell）上在線發表了題為“Design of CoQ10 crops based on evolutionary history（基于植物進化的輔酶Q10性狀設計）”的科研論文。上海辰山植物園副研究員許晶晶作為第一作者，與團隊解析了植物輔酶Q側鏈長度控制的分子機制，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，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。

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側鏈長度不同，人體自身合成輔酶Q10，側鏈由10個異戊二烯單元（C50）組成，而水稻等谷物以及一些蔬菜和水果，主要合成輔酶Q9，側鏈含有9個異戊二烯單元（C45）。因此，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。

原本，為什么不同物種合成的輔酶Q側鏈長度不同，其分子機制一直不明。得益于上海辰山植物園豐富的植物資源，該團隊采集了包括苔蘚、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類型及系統分布特征，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，而禾本科、菊科和葫蘆科植物等主要合成輔酶Q9。

要精準改造農作物性狀，創造高營養品質，首先要精確錨定性狀形成的關鍵因子。上海辰山植物園科研團隊結合對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鏈長的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占總輔酶Q的75%，籽粒中輔酶Q10達5 μg/g，且對水稻產量沒有影響。基因編輯已成為一種高效安全的先進作物改良技術，編輯的植物不含外源基因、遺傳穩定，近年來在發達國家發展迅速。Q10水稻的研制成功，將大大豐富輔酶Q10的食物來源，也為大數據和AI輔助育種提供了一個范例。

上海辰山植物園自2010年開園以來，以“精研植物，愛傳大眾”為使命，立足華東，面向東亞和南北美洲，圍繞唇形科、蘭科、芍藥科、蕨類、殼斗科、旋花科、蓮科等重點研究類群，開展資源植物保育與可持續利用研究。十余載砥礪前行，不斷凝練科研方向，逐步構建起植物多樣性保護、代謝與資源植物開發利用、園藝與生物技術三大特色研究板塊，成功打造三個省部級以上科研基地，初步形成“一室兩中心三平臺”的科研體系，科研成果也實現了從量變到質變的“三級跳”。

中國科學院分子植物科學卓越創新中心辰山科學研究中心通過院地合作實現重大成果突破，為植物資源的科學保護與有效利用提供了堅實的科研保障。未來還將繼續專注于“次生代謝與資源植物開發利用”、“園藝與生物技術”和“植物多樣性保育”三大核心研究領域。利用多組學方法和先進技術，深入研究藥用植物和藥食同源植物中的活性小分子，并篩選、優化、創制對人類健康有益的植物資源，為上海持續高效推進植物科學發展、服務生態環境建設貢獻更多力量。

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