水稻进化中丢掉的“祖传技能”，被科学家用基因编辑找回来了

??您是否想过，有一天餐桌上的米饭不仅能填饱肚子，还能成为守护心脏、延缓衰老的天然营养剂？2月14日，中国科学院陈晓亚院士团队与高彩霞团队在国际顶级期刊《细胞》发表的科研成果，让这个设想照进现实。

??通过精准基因编辑技术，科学家仅改变水稻中5个氨基酸，便创制出全球首个富含辅酶Q10的水稻新种质。这意味着，未来中国人每天的主食可能成为对抗亚健康、守护心脑的“超级食物”。

??什么是“辅酶Q10”？

??辅酶Q10被誉为“人体发电机”，是驱动细胞能量代谢的核心物质。它能增强心肌功能、清除自由基、延缓衰老，被《中华人民共和国药典》收录为心脑血管疾病辅助药物。但人体合成辅酶Q10的能力从20岁开始衰退，40岁时体内含量仅为20岁时的70%4。更棘手的是，全球约2.5亿服用他汀类降脂药的人群，其辅酶Q10合成会受药物抑制。

??传统补充方式依赖深海鱼类或化学合成保健品，但前者资源有限，后者存在吸收率低、价格昂贵等问题。而此次研究出的辅酶Q10水稻，籽粒含量达5μg/g，按成人日均食用200克大米计算，相当于摄入1000μg辅酶Q10，已接近保健品的推荐剂量。这意味着未来普通人无需改变饮食习惯，就能获得持续、安全的营养补充。

??进化中丢失的“祖传技能”

??在亿万年的生命演化长河中，植物不断调整自身的生存策略。研究团队通过分析67科134种植物发现，辅酶Q10的合成能力原本是大多数被子植物的“祖传技能”。然而，禾本科作物(如水稻、小麦)在进化中却“退化”了这一能力，转而合成链长更短的辅酶Q9。

编辑创制辅酶Q10水稻示意图

??这还不得想办法把“祖传技能”找回来？！研究团队锁定了一种名为Coq1的酶，它能催化辅酶Q侧链的延伸。原来，禾本科作物的Coq1酶在进化中发生了关键氨基酸位点的变异，导致其无法合成含10个异戊二烯单元的辅酶Q10，只能生成9个单元的辅酶Q9。这种“退化”可能是禾本科植物适应特定环境的策略，但代价是失去了对人体健康更重要的辅酶Q10合成能力。

??梳理清楚了缘由，下一步就是恢复发生变异的点位。研究团队通过基因编辑技术，精准修复了水稻Coq1酶上的5个变异位点，相当于“重启”了被进化关闭的辅酶Q10合成通路。

??改写生命密码的基因编辑技术

??基因编辑技术是21世纪生命科学领域的革命性突破，它允许科学家像“文字编辑”一样精确修改生物体的DNA序列。

??目前主流技术包括:

??CRISPR/Cas9系统:通过细菌免疫系统改造的“基因剪刀”，可精准切割特定DNA片段；

??TALEN系统:利用人工设计的蛋白质识别特定DNA序列进行切割；

??引导编辑技术:最新一代技术，无需切断DNA双链即可实现碱基替换，极大提高安全性和精准度。

??本次研究中，科学家正是采用引导编辑技术，分析1000多种植物基因序列，通过机器学习锁定决定辅酶Q链长的关键酶Coq1，精准修改其5个氨基酸位点。这种“无痕编辑”既保留了水稻原有遗传稳定性，又激活了其合成辅酶Q10的潜能。

??可以期待的是，或许在不远的未来，会有更多“会治病的主食”从实验室走向田野，让健康真正成为“一日三餐的自然馈赠”。

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