顆石藻是海洋中的主要浮游植物之一，其細胞壁是由碳酸鈣晶體組成的顆石片。顆石藻在白堊紀達到鼎盛，不僅是海洋初級生產(chǎn)力的主要貢獻者，還依靠其碳酸鈣外殼在地層中留下了顯著的“白堊”痕跡，因此在海洋碳沉積和全球碳循環(huán)中扮演重要角色。顆石藻能夠適應(yīng)海水不同深度的多變光環(huán)境，高效的光合自養(yǎng)生長可助其快速繁殖。但顆石藻光系統(tǒng)復(fù)合物如何能高效捕獲和利用光能的微觀機理并不清楚。

△顆石藻光系統(tǒng)I-捕光天線超大復(fù)合物結(jié)構(gòu)及其能量轉(zhuǎn)化效率

為此，中國科學(xué)院植物研究所王文達研究員和田利金研究員帶領(lǐng)團隊首次純化并解析了來自赫氏艾米里顆石藻（Emiliania huxleyi）的光系統(tǒng)I-巖藻黃素葉綠素a/c結(jié)合蛋白（PSI-FCPI）超級復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)，這一研究首次在原子層面揭示了顆石藻通過擴展和優(yōu)化其光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來適應(yīng)海洋光環(huán)境的獨特策略，是光合生物適應(yīng)進化研究中的一個重大發(fā)現(xiàn)。該成果北京時間9月12日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以封面論文形式發(fā)表。

顆石藻光系統(tǒng)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)解析和機理研究，為理解光合生物高效的能量轉(zhuǎn)化機制提供了新的結(jié)構(gòu)模型。未來，科研團隊希望以此為基礎(chǔ)設(shè)計新型光合作用蛋白，并進一步指導(dǎo)人工模擬和開發(fā)高碳匯生物資源，這在合成生物學(xué)和氣候變化應(yīng)對領(lǐng)域?qū)⒕哂泻艽鬂摿Α?/p>