光合作用是地球上生命體賴以生存的基礎，對它的科學研究已持續了兩百多年，但仍有很多未解之謎。記者21日從中科院獲悉，該院生物物理所的研究團隊在光合作用研究中獲得重要突破，在國際上率先解析了高等植物菠菜光合作用超級復合物的高分辨率三維結構。該項研究工作發表在最新出版的國際頂級期刊《自然》上。

據介紹，基于結構的光合作用機理研究具有重要的理論意義，同時也將為解決能源、糧食、環境等問題提供具有啟示性的方案。1985年，德國馬普生物化學所的戴森豪福等首次解析了紫細菌光合作用反應中心的晶體結構，獲得了1988年的諾貝爾化學獎。

近年來，國際上圍繞藍細菌、藻類和高等植物光合作用的結構生物學研究陸續獲得了一系列進展，但關于植物光系統II的結構研究卻相對滯后，這被認為是光合作用研究領域最后一個也是最受關注的超級復合物結構。

“植物光合作用的原初反應是從光系統II開始的，光系統II是一個超大膜蛋白－色素復合物。解析植物光系統II神秘而復雜的精細結構是結構生物學研究領域的科學家們多年來一直追求的熱點和難點課題。”中科院生物物理所研究員柳振峰說。

經過多年努力，中科院生物物理所柳振峰研究組、章新政研究組和常文瑞／李梅研究組通力合作，聯合攻關，通過單顆粒冷凍電鏡技術，首次解析了高等植物（菠菜）的光系統II-捕光復合物II超級膜蛋白復合體的三維結構。

科學家介紹，光系統II具有獨特而神奇的裂解水分子和放出氧氣的功能，因此被認為是人工模擬光合作用的理想模板，可為實現光能向清潔能源氫氣轉換提供具有啟示性的方案。

“我們解析了高等植物光系統II的高分辨率三維結構，并且獲得了其與外周捕光天線之間相互裝配原理和能量傳遞過程相關的重要結構信息。”柳振峰表示，這一突破為研究團隊打開了一片全新的天地，有望在該領域中繼續深入挖掘，獲得更大更復雜的超級復合物研究成果。

 

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我國科學家率先破解光合作用超分子結構之謎

圖文簡介

光合作用是地球上生命體賴以生存的基礎，對它的科學研究已持續了兩百多年，但仍有很多未解之謎。