中国科学家成功创制全球首个合成辅酶Q10水稻，标志功能性农作物育种重大突破
时间：2025-02-20 16:20
小编：小世评选
最近，中国科学院院士陈晓亚团队与高彩霞团队联合宣布，经过基因编辑技术的努力，他们成功创制了全球首个合成辅酶Q10的水稻新种质。这一科研成就标志着我国在功能性农作物育种领域取得了重大的突破，相关研究成果已于2023年2月13日在国际知名期刊《细胞》上发表，这一标志性研究为农作物基因改良提供了新的视角和方向。
辅酶Q10，作为一种重要的生物分子，是细胞能量代谢过程中的关键成分。它在维持细胞正常功能、抗氧化、保护心脏等方面发挥着重要作用。随着人们年龄的增长，尤其是20岁以后，体内合成辅酶Q10的能力逐渐下降，导致许多老年人在生活中面临着相关健康风险。同时，现有的传统水稻等谷物则主要合成辅酶Q9，而非人体所需的Q10，二者存在明显的天然差异。因此，通过创制辅酶Q10含量更高的作物，成为提高人们营养摄入的有效途径。
本次研究中，科学家们进行了大量的植物样本收集与分析。他们共采集了包含苔藓、石松、蕨类、裸子植物以及被子植物在内的67个科134种植物样品。研究发现，辅酶Q10是被子植物的祖先特征，许多植物仍保留着合成辅酶Q10的能力，但禾本科、菊科、葫芦科等植物主要合成的是辅酶Q9。因此，如何通过基因编辑突破这些植物的合成限制，成为了研究的重点。
为了实现这一目标，研究团队对1000余种植物中的辅酶Q侧链合成酶Coq1的氨基酸序列进行了深入分析，从中锁定了决定Q侧链长度的5个关键氨基酸位点。利用精准的基因编辑技术，团队成功改造了水稻中的Coq1酶，实现了以水稻为载体合成辅酶Q10的目标。通过这一技术，团队最终研发出一种能合成辅酶Q10的水稻新品种。经过实验测试，该水稻的叶片和籽粒中，辅酶Q10的含量可占到总辅酶Q的75%，而籽粒中的辅酶Q10含量达到了5μg/g，且在水稻的产量上并未受到负面影响。
这一成就的背后，不仅体现了中国农业科研的前沿水平，也为功能性农作物的育种技术提供了新的思路和方法。除了丰富辅酶Q10的食物来源外，这一创新性研究还将为大数据和人工智能在辅助育种方面的应用提供重要的参考和示范，使现代农业走向更为科学和高效的方向。
随着人们健康意识的提升，功能性农作物的需求逐渐增长。通过科研团队的努力，将传统的水稻转变为营养价值更高的“功能性水稻”，不仅可以满足食物多样性和营养均衡的需求，还将推动植物营养强化的新方法，从而在更大范围内改善人类的健康状况。
展望未来，Q10水稻的研制成功将为我国的农业科技发展注入新活力，它不仅将推动相关领域的基础研究，也将促进功能性食品产业的发展。随着这一技术的推广，预计会有更多新型作物被开发出，逐步形成以功能性作物为核心的绿色农业生产模式。
此次中国科学家在合成辅酶Q10水稻方面的创制，不仅是科学研究的一次伟大进展，也将对全球农业和人类营养健康产生深远的影响。我们期待在未来能够看到以此为基础的更多创新成果，为人类的可持续发展作出更大的贡献。
