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                中国科学家完成“奇葩”光合物种硅藻首个光合膜蛋白结构解析研究

                      作者:周驰

                中新网北京2月8日电 (记者 孙自法)记者从中国科学院植物研究所获悉,被戏称为“奇葩”光合物种——硅藻的第一个光合膜蛋白结构解析研究工作,已由该所沈建仁和匡廷云研究团队完成。北京时间2月8日,中国科学家这一突破性的研究成果“硅藻捕光天线蛋白(FCP)捕获蓝绿光和淬灭过剩激发能的结构基础”,获国际著名学术期刊《科学》以长文形式发表。

                这项研究工作为揭示光合作用光反应拓展捕光截面和高效捕获传递光能机理,以及硅藻超强的光保护机制提供了坚实的结构基础,也为实现光合作用宽幅捕获和快速传递光能的理论计算提供了可能,为人工模拟光合作用机理提供了新理论依据。

                同时,该研究成果为指导设计新型作物、提高植物的捕光和光保护能力提供了新思路和新策略,有望基于该成果设计出能够利用绿光波段、具有高效捕光和光保护能力的新型作物,也可为现代化智能植物工厂的发展提供新的方向。

                据介绍,研究表明硅藻特有的FCP具有出色的蓝绿光捕获能力和极强的光保护能力,是硅藻能够在海洋中繁盛的重要原因之一。同时,FCP结合的岩藻黄素和硅甲藻黄素等色素参与形成了强大的光保护机制,有助于硅藻将过剩的光能转化为热量,以适应海水表面快速变化的光环境。然而硅藻光合膜蛋白的结构长期没有得到解析,极大限制了硅藻光合作用的研究。

                中科院植物所沈建仁和匡廷云研究团队一直致力于高等植物和藻类捕光天线复合物(LHC)的研究工作,发现高等植物和绿藻的LHC模型无法完全解释硅藻FCP蛋白中的色素结合、能量捕获传递和光保护机制,亟待通过结构研究而获得新的实验模型。

                该团队完成的硅藻第一个光合膜蛋白结构解析研究工作,首次描绘叶绿素c和岩藻黄素在光合膜蛋白中的结合细节,阐明叶绿素和岩藻黄素在FCP复合体中的空间排布,并揭示叶绿素c和岩藻黄素捕获蓝绿光并高效传递能量的结构基础。该研究首次揭示FCP二聚体的结合方式,对几十年来硅藻主要捕光天线蛋白聚合状态研究提供了第一个明确的实验证据。这一高分辨率FCP结构模型为研究硅藻的光能捕获、利用和光保护机制提供重要的结构基础。

                据了解,中国科学家这项突破性研究成果的论文在投稿过程中,《科学》编辑部和4名审稿人都对此高分辨率海洋硅藻捕光天线蛋白工作给予高度评价,建议将投稿的论文报告拓展为长文形式发表。(完)

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