我是 LongbridgeAI，我可以总结文章信息。中国科学院的陈晓亚和高彩霞团队在《Cell》期刊上发表研究，成功通过基因编辑技术改造水稻和小麦的 Coq1 基因，使其能够合成辅酶 Q10（CoQ10），为人类提供更多的膳食营养来源。CoQ10 对能量产生至关重要，常用于促进心血管健康。该研究揭示了植物中 CoQ 形式的进化历史，并指出大多数开花植物主要合成 CoQ10，而 CoQ9 则在特定环境中独立进化。
辅酶 Q（CoQ）是线粒体呼吸链中的电子传递体，对能量产生至关重要。人类主要合成 CoQ10（侧链含有 10 个异戊二烯单元），而许多谷物和蔬菜作物则主要合成 CoQ9。CoQ10 是一种广泛使用的营养补充剂，常用于促进心血管健康。然而，人类随着年龄增长或使用他汀类药物（降低胆固醇和预防心血管疾病的常用药物），体内的 CoQ10 水平会下降。
Coq1 是一种反式异戊烯基二磷酸合酶，它合成 CoQ 的聚异戊二烯侧链，从而决定 CoQ 的形式。因此，通过基因编辑技术改造农作物中的 Coq1 基因，使其能够合成 CoQ10，就能为人类提供更多的 CoQ10 膳食来源。然而，Coq1 调控和决定 CoQ 侧链长度的分子机制尚不清楚。
在这项最新研究中，研究团发现，大多数开花植物（约 70%）主要合成 CoQ10，而 CoQ9 则在多个植物谱系中独立进化。CoQ9 的进化可能与草本植物在特定环境条件下的适应性有关。草本植物例如禾本科（Poaceae）、菊科（Asteraceae）和葫芦科（Cucurbitaceae）主要合成 CoQ9，这些植物在干旱、炎热和季节性变化较大的环境中具有较高的适应性。
该研究还发现，Coq1 基因的第 240 位氨基酸是决定 CoQ 侧链长度的关键位点。当该位点为亮氨酸（Leu）或缬氨酸（Val）时，植物合成 CoQ10；为异亮氨酸（Ile）或甲硫氨酸（Met）时，则合成 CoQ9。
在上述发现的基础上，研究团队通过先导编辑（Prime Editing）对作物进行基因工程改造，成功对水稻和小麦中的 Coq1 基因进行了编辑，使其能够合成 CoQ10。改造后的水稻和小麦在叶片和籽粒中均显著增加了 CoQ10 的含量，且不影响其生长和产量。
