图 植物辅酶Q类型的演化和关联氨基酸分析
在尊龙凯时项目（批准号：32388201、32370274）等资助下，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团队与中国科学院遗传与发育生物学研究所高彩霞团队等合作在植物辅酶Q代谢研究方面取得进展。研究成果以“基于植物进化的辅酶Q10性状设计（Design of CoQ10 crops based on evolutionary history）”为题，于2025年2月14日在线发表于《细胞》（Cell）杂志。论文链接：http://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.023。
辅酶Q10作为线粒体呼吸链的关键电子传递体和重要的脂溶性抗氧化剂，与维持人体健康，尤其是心脏健康息息相关。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，而水稻等谷物以及部分蔬菜和水果，主要合成侧链含有9个异戊二烯单元（C45）的辅酶Q9。不同物种间辅酶Q侧链长度差异的分子机制至今仍未阐明。
该研究从植物进化生物学角度出发，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，解析了植物辅酶Q侧链长度控制的分子机制。基于这一理论突破，研究团队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，并在小麦等作物中取得相应进展。Nature同步亮点点评：“本研究对陆生植物进化进行的系统分析，为培育辅酶Q10作物指明了方向。该研究填补了辅酶Q侧链长度调控机制的理论空白，同时为基于植物进化生物学和基因编辑技术实现作物精准遗传改良与种质创新提供了一个成功范例。