辰山植物园的科研成果，有了重大突破！今天凌晨0时，国际权威期刊Cell在线发表了题为“Design of CoQ10 crops based on evolutionary history（基于植物进化的辅酶Q10性状设计）”的科研论文，可通过基因编辑成功培育辅酶Q10水稻。该研究成果由中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山科学研究中心陈晓亚院士团队与中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队联合攻关，研究工作主要在辰山植物园完成。

在Cell杂志上发表的文章

据悉，科研团队解析了植物辅酶Q侧链长度控制的分子机制，通过系统分析辅酶Q在陆生植物中的演化轨迹及关键酶自然变异，利用引导编辑技术改变水稻基因组Coq1酶的5个氨基酸，创制了合成辅酶Q10的水稻新种质，小麦编辑也取得重要进展。

植物辅酶Q种类的进化和关联氨基酸

辅酶Q10与人体健康，尤其是心脏健康息息相关，它是线粒体呼吸链的电子传递体，也是脂溶性抗氧化剂。不同物种合成的辅酶Q侧链长度不同，人体自身合成辅酶Q10，侧链由10个异戊二烯单元（C50）组成，而水稻等谷物以及一些蔬菜和水果，主要合成辅酶Q9，侧链含有9个异戊二烯单元（C45）。创制辅酶Q10作物、提高植物食品中辅酶Q10的含量，是一种性价比高且环境友好的营养强化新方法，我们日常饮食中辅酶Q10来源少，因此这一成果对食物性辅酶Q10人体日常外源性补充，做出了重大贡献。

引导编辑创制Q10水稻

为什么不同物种合成的辅酶Q侧链长度不同？其分子机制一直不明。得益于辰山植物园丰富的植物资源，科研团队采集了包括苔藓、石松、蕨类、裸子植物和被子植物在内的共67个科134种植物样品。检测各物种辅酶Q类型及系统分布特征，发现辅酶Q10是被子植物的祖先性状，多数植物仍然合成辅酶Q10，而禾本科、菊科和葫芦科植物等主要合成辅酶Q9。

实验人员讨论

结合对1000多种陆生植物辅酶Q侧链合成酶Coq1氨基酸序列的进化分析和机器学习，科研团队最终确定了决定链长的5个氨基酸位点。通过精准编辑，创制了主要合成辅酶Q10的水稻，其叶片和籽粒中辅酶Q10占总辅酶Q的75%，籽粒中辅酶Q10达5μg/g，且对水稻产量没有影响。基因编辑已成为一种高效安全的先进作物改良技术，编辑的植物不含外源基因、遗传稳定，近年来在发达国家发展迅速。Q10水稻的研制成功，将大大丰富辅酶Q10的食物来源，也为大数据和AI辅助育种提供了一个范例。

上海辰山植物园许晶晶副研究员、遗传发育所博士生雷源、上海交通大学张晓凡博士、上海辰山植物园李建戌副研究员为论文的共同第一作者，中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士和中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委员会、中国科学院、上海市科学技术委员会、上海市绿化和市容管理局辰山专项、云南省科技厅、新基石等项目的资助。

【相关链接】上海辰山植物园科研“三级跳”

一级跳（2010 - 2015）：中心建立，开辟启航

得益于上海市政府和中国科学院的大力支持，辰山植物园建园之初迅速完成科研基础设施建设，科研团队在植物分类与系统进化、外来入侵植物研究等领域取得了初步成果，为中国植物学研究奠定了坚实基础。

二级跳（2016 - 2024）：集中发力，成就显著

科研团队在植物代谢和功能基因组学领域取得重大进展。2017年发布甘薯基因组图谱，开创了复杂基因组解析的新方法。此外，研究成果也频繁亮相于国际顶尖期刊。研究成果不仅丰富了植物科学的理论框架，也为药用植物的开发提供了坚实基础。

三级跳（2025）：历史新高，突破远航

团队成功在Cell期刊发表关于辅酶Q10合成的研究，标志着辰山植物园科研水平的国际认可和领先地位，预示着辰山植物园在全球植物科学研究领域的影响力将进一步扩大。

未来，中国科学院分子植物科学卓越创新中心辰山科学研究中心将继续专注于“次生代谢与资源植物开发利用”“园艺与生物技术”和“植物多样性保育”三大核心研究领域，并加强与全球科研机构的合作，共享研究成果，提升国际影响力。

栏目编辑：钱文婷

本文作者：新民晚报 金旻矣

题图来源：辰山植物园

图片来源：辰山植物园