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科學家創制輔酶Q10水稻新種質

   日期:2025-02-17     來源:中國科學院    瀏覽:15    評論:0    
核心提示:科學家創制輔酶Q10水稻新種質時間:2025-02-17 09:48來源:中國科學院  2月14日,中國科學院院士、分子植物科學卓越創新中心研
                                                                        科學家創制輔酶Q10水稻新種質
放大字體  縮小字體時間:2025-02-17 09:48 來源:中國科學院
    2月14日,中國科學院院士、分子植物科學卓越創新中心研究員陳曉亞團隊,聯合遺傳與發育生物學研究所研究員高彩霞團隊等,在《細胞》(Cell)上在線發表了題為《基于植物進化的輔酶Q10性狀設計》(Design of CoQ10 crops based on evolutionary history)的研究論文。該研究通過剖析輔酶Q在陸生植物中的演化軌跡與關鍵酶自然變異,解析了植物輔酶Q側鏈長度控制的分子機制,并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,同時使小麥編輯取得了重要進展。
 
  輔酶Q10與人體健康尤其是心臟健康相關。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。創制輔酶Q10作物,提高植物食品中輔酶Q10的含量,是性價比高且環境友好的營養強化新方法。
 
  目前,不同物種合成的輔酶Q側鏈長度不同的原因及分子機制尚不清楚。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67個科134種植物樣品。研究檢測各物種輔酶Q類型和系統分布特征發現,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。
 
  若要精準改造農作物性狀,創造高營養品質,則需要精確錨定性狀形成的關鍵因子。該研究通過對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,確定了決定鏈長的5個氨基酸位點。研究通過精準編輯,創制了主要合成輔酶Q10的水稻。它的葉片和籽粒中輔酶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。
 
  Q10水稻的研制成功,有望豐富輔酶Q10的食物來源,并為大數據和AI輔助育種提供范例。
 
  研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院以及上海市、云南省等的支持。
 
特別提示:本信息由相關企業和個人自行提供,真實性未證實,僅供參考。請謹慎采用,風險自負。
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