颗石藻是海洋中的主要浮游植物之一，在海洋碳沉积和全球碳循环中扮演重要角色。颗石藻能够适应海水不同深度的多变光环境，高效的光合自养生长可助其快速繁殖。但颗石藻光系统复合物高效捕获和利用光能的微观机理并不清楚，进化机制也未见报道。
近日，中国科学院植物研究所首次在原子层面揭示了颗石藻通过扩展和优化其光系统结构来适应海洋光环境的独特策略，是光合生物适应进化研究中的一个重大发现。
研究团队首次纯化并解析了来自赫氏艾米里颗石藻的光系统I-岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白（PSI-FCPI）超级复合物三维结构。
颗石藻PSI-FCPI超级复合物是一个巨大光合膜蛋白机器，由51个蛋白亚基和819个色素分子组成，分子量高达1.66兆道尔顿，远超已报道的真核生物PSI捕光天线复合物。它的捕光截面是典型陆地植物（豌豆）PSI超级复合物的4倍-5倍。
飞秒瞬态吸收光谱结果表明，颗石藻PSI-FCPI捕获光能的量子转化效率超过95%，与陆地植物PSI超级复合物效率相当，说明颗石藻PSI-FCPI具备特殊的蛋白组装和能量传递特征。
研究发现，颗石藻的PSI核心周围环绕着38个FCPI捕光天线，并以模块化的方式排列成8个放射状排布的捕光天线条带。这种“旋涡围绕”PSI核心的巨型捕光天线依靠大量新型捕光天线的精密装配，极大地扩展了捕光面积。
研究团队还鉴定到丰富的叶绿素c和岩藻黄素类型的类胡萝卜素，这些色素在新发现的捕光天线中含量极高，使其能有效地吸收深水区波长在460纳米-540纳米间的蓝绿光和绿光。
大量叶绿素c与叶绿素a形成了紧密的能量耦联并消除了能量陷阱，构成了平坦畅通的能量传递网络，这可能是其保持超高量子转化效率的关键。
颗石藻光系统复合物的结构解析和机理研究，为理解光合生物高效的能量转化机制提供了新的结构模型。未来，以此研究为基础，有望设计新型光合作用蛋白，并进一步指导人工模拟和开发高碳汇生物资源。
9月12日，相关研究成果作为封面论文发表在《科学》（Science）上。
论文链接
颗石藻光系统I-捕光天线超大复合物结构及其能量转化效率
? 张焕乔（1933—） 1933年12月23日生于重庆。1956年毕业于北京大学物理系。1997年当选为中国科学院院士。中国原子 11月9日，中国农业大学召开研究生教育工作会，全面回顾学校研究生院建院40周年来研究生教育事业的发展历程和主要成就，全 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 刘玉）记者近日获悉，辽宁在全省14个市共设计了46条精品研学路线，并由鲁迅美术学院全国高校黄大年式教师团队设计制作了14张研学路线图，以此进一步丰富中小学研学 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 葛仁鑫）近日，四川省教育厅下发《关于确保中小学生每天综合体育活动时间不低于两小时的通知》，严格确保学生体育活动时间、切实加强师资队伍和场地设施建设、广 中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 黄星）为进一步发挥博物馆这所“大学校”以文化人、以文育人的重要作用，切实推进“大思政课”建设走深走实，福建省文化和旅游厅、福建省教育厅、福建省文物局日 习近平总书记在全国教育大会上强调，要深入推动教育对外开放，统筹“引进来”和“走出去”，不断提升我国教育的国际影响力、竞争力和话语权。南京工业职业技术大学前身是黄炎培先生于1918年创建的 。本文链接：科学家破解颗石藻光系统复合物高效利用光能的分子机制http://www.sushuapos.com/show-12-1753-0.html
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