中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心辰山科學(xué)研究中心陳曉亞院士（右二）和團(tuán)隊(duì)成員在田間觀察水稻新種質(zhì)

隨著年齡增長，人體自身合成健康所需，尤其是合成心臟健康所需的脂溶性抗氧化劑輔酶Q10的能力逐漸下降，需要額外補(bǔ)充。但水稻等谷物中天然含有的主要是輔酶Q9。近日，中國科學(xué)家在農(nóng)作物營養(yǎng)強(qiáng)化領(lǐng)域取得新突破：培育出一種可以合成輔酶Q10的水稻新種質(zhì)，吃這種米飯能補(bǔ)充對(duì)心臟健康有益的營養(yǎng)物質(zhì)。

2月14日，相關(guān)論文發(fā)表在國際權(quán)威期刊《細(xì)胞》（Cell）上，論文標(biāo)題為《基于植物進(jìn)化的輔酶Q10 性狀設(shè)計(jì)》（Design of CoQ10 crops based on evolutionary history）。

該研究由中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心辰山科學(xué)研究中心陳曉亞院士團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所高彩霞團(tuán)隊(duì)等合作完成。

得益于上海辰山植物園豐富的植物資源，研究團(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)的共67個(gè)科134種植物樣品。

結(jié)合對(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)，科研團(tuán)隊(duì)最終確定了決定鏈長的5個(gè)氨基酸位點(diǎn)。通過精準(zhǔn)編輯，研究人員創(chuàng)制了能夠主要合成輔酶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(dá)5μg/g，且對(duì)水稻產(chǎn)量沒有影響。

植物輔酶Q種類的進(jìn)化和關(guān)聯(lián)氨基酸

論文共同第一作者、上海辰山植物園副研究員許晶晶表示，過往研究表明，輔酶Q10在加熱過程中較為穩(wěn)定，蒸煮不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，油炸會(huì)造成少量損失。人們?nèi)绻粘Ｊ秤眠@種新創(chuàng)制的水稻做成的米飯，每天大約可以補(bǔ)充1到2毫克的輔酶Q10。而我們每天從肉類中攝取的輔酶Q10大約為2到3毫克。因此，新創(chuàng)制水稻的輔酶Q10含量已經(jīng)接近肉類的水平，能夠?yàn)槿粘ｏ嬍程峁┯行У臓I養(yǎng)補(bǔ)充。

上海辰山植物園趙清研究員向澎湃科技表示，他認(rèn)為該研究師法植物千萬年進(jìn)化規(guī)律，找到了改造植物的密碼，成功創(chuàng)制了新種，不僅適合輔酶Q的個(gè)例，更提供了一種通用的方法論?！昂铣缮飳W(xué)，就是向大自然學(xué)習(xí)。”

該研究成果為大數(shù)據(jù)和人工智能（AI）輔助育種精準(zhǔn)改造農(nóng)作物性狀，創(chuàng)造高營養(yǎng)品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，提供了范例。目前，類似研究在小麥中也取得了重要進(jìn)展。

陳曉亞院士團(tuán)隊(duì)