研究突破 - 首次纯化并解析赫氏艾米里颗石藻光系统I-岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白超级复合物三维结构 在原子层面揭示颗石藻通过扩展和优化光系统结构适应海洋光环境的独特策略 [1] - 该成果于9月12日以封面论文形式发表于国际学术期刊《科学》 [1] 复合物结构特征 - 颗石藻PSI-FCPI超级复合物由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 远超已报道真核生物PSI捕光天线复合物 [1] - 捕光截面是典型陆地植物（豌豆）PSI超级复合物的4-5倍 [1] - 飞秒瞬态吸收光谱显示其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 [1] 光捕获机制 - PSI核心周围环绕38个FCPI捕光天线 以模块化方式排列成8个放射状排布的捕光天线条带 形成"旋涡围绕"结构 [2] - 鉴定到丰富叶绿素c和岩藻黄素类型类胡萝卜素 在新发现捕光天线中含量极高 能有效吸收深水区460-540纳米波长蓝绿光和绿光 [2] - 大量叶绿素c与叶绿素a形成紧密能量耦联 消除能量陷阱 构成平坦畅通能量传递网络 是保持超高量子转化效率的关键 [2] 应用前景 - 结构解析和机理研究为理解光合生物高效能量转化机制提供新结构模型 [2] - 可作为基础设计新型光合作用蛋白 指导人工模拟和开发高碳汇生物资源 在合成生物学和气候变化应对领域具有巨大潜力 [2]

"理解自然的高效光合机制，有助于我们设计更高效的人工光合系统，甚至开发出能够帮助减碳的 新型生物技术。"研究负责人、中国科学院植物研究所研究员王文达说。 在茫茫海洋中，有一种名为颗石藻的浮游植物，它们虽然微小，却能够适应海水不同深度的多变光 环境，高效进行光合固碳，但它是如何高效捕获和利用光能的一直成谜，其进化机制也未见报道。 近日，我国科学家首次揭开了颗石藻高效利用光能的奥秘。9月12日，国际学术期刊《科学》以封 面论文形式发表了中国科学家的最新研究成果，中国科学院植物研究所研究团队成功解析了颗石藻的光 合作用结构。 研究团队发现，颗石藻拥有一套"超级光合结构"——相当于一个"蛋白质+色素"组成的巨型吸光矩 阵。这个结构由51个蛋白单元和超过800个吸光色素分子组成，堪称自然界最复杂的微型光合系统之 一。 这项发现不仅解答了海洋浮游植物高效进行光合作用的奥秘，更为未来人工模拟光合作用、开发新 型固碳技术提供了重要参考，有望为应对气候变化提供新思路。 ...