說到輔酶q10,大家一定不陌生。它被收錄於《中華人民共和國藥典》中,臨床上主要治療心血管病等;作為最受歡迎的膳食補充劑之一,它可以緩解體力疲勞、抗氧化、輔助降血脂和增強免疫力。
人們每天從肉魚蛋等食物中可獲取3-5毫克輔酶q10,但作為中國人傳統主食的水稻、小麥等穀物主要合成輔酶q9。如果每天從米飯中也能獲取輔酶q10,將是一個高性價比且環境友好的選擇。
如今,這不再是一個遙不可及的夢想。中國科學院分子植物科學卓越創新中心辰山科學研究中心陳曉亞院士團隊與中國科學院遺傳與發育生物學研究所高彩霞團隊合作,創製了合成輔酶q10的水稻新種質。儘管創製輔酶q10小麥難度更高,也取得了可喜進展。
北京時間2月14日,這一重要原創成果在國際權威學術期刊《細胞》在線發表。值得一提的是,另一份國際權威學術期刊《自然》同步對該成果進行了亮點點評。
【為何有的物種合成輔酶q10,而水稻合成輔酶q9?】
其實,人類自身可以合成輔酶q10,但20歲後含量逐漸降低,此外服用他汀類藥物也會影響輔酶q10合成。
在中國,「葯食同源」的思想最早可以追溯到《黃帝內經》。由於日常飲食中輔酶q10來源並不多,人們主要通過食用牛肉、蛋類、魚類、堅果、橘子、西蘭花等獲得輔酶q10。
為什麼有的物種合成輔酶q10,而水稻合成輔酶q9呢?科學界對於該合成分子機制一直不清楚。
陳曉亞院士長期從事植物代謝研究,一直關注被稱之為維生素q的輔酶q,而這一問題正是該領域繞不過去的重要問題。
「如果沒有上海辰山植物園,很難想像如何獲得134種不同科屬的植物樣品,其中有的是野生植物,還有的是進化比較早的植物。」陳曉亞告訴解放日報記者。
正是得益於這一豐富的植物資源,研究團隊採集了苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物等67個科134種植物樣品,通過檢測各物種輔酶q類型及系統分布特徵,發現輔酶q10是被子植物的祖先性狀,70%的檢測物種仍然合成輔酶q10,而禾本科、菊科和葫蘆科植物等主要合成輔酶q9,從而解析了植物輔酶q合成分子機制。
【老百姓何時可以吃上輔酶q10稻米?】
能否通過基因編輯,創製出輔酶q10水稻?
這並非天方夜譚。作為一種高效安全的作物改良技術,基因編輯的植物不含外源基因、遺傳穩定,近年來在發達國家發展迅速。
「最難的是要找尋關鍵氨基酸位點,再通過基因編輯,就能拿到輔酶q10水稻。」論文共同第一作者、上海辰山植物園許晶晶副研究員告訴解放日報記者,她找了幾年,經陳曉亞院士點撥從進化角度去考慮,這才「柳暗花明」。
科研團隊通過對1000多種陸生植物輔酶q的進化分析和機器學習,確定了5個關鍵的氨基酸位點,再通過精準編輯,創製了輔酶q10佔比75%的水稻,籽粒中輔酶q10含量達5微克/克。且無需改變種植條件,輔酶q10水稻的生長和產量均不會受影響。
有意思的是,由於輔酶q10本身抗氧化,比較耐受蒸煮。因此,每天從100-150克輔酶q10水稻中可補充一到兩毫克輔酶q10,接近肉類水平。
陳曉亞院士(右二)在田間觀察水稻新種質
許晶晶特地把輔酶q在陸生植物中的演化圖貼在了醒目處。科研團隊把進化和育種相結合的新思路,令人耳目一新。
中國科學院院士、中國熱帶農業科學院院長黃三文認為,這項突破性研究為開發富含輔酶q10的功能性水稻品種打開了通路,有望為人類提供新型膳食營養來源。
老百姓何時可以吃上輔酶q10稻米?據介紹,科研人員正積極推進,除了進一步提高水稻中的輔酶q10含量,還將嘗試創製輔酶q10生菜等。