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中国科学院植物所在甲藻捕光天线和光系统的结构与捕光机制研究中获进展（图）
光系统 结构 生态系统
2024/2/22
甲藻是海洋生态系统中重要的真核浮游植物类群之一。甲藻是初级生产力主要贡献者，也是引发有害赤潮及产生海洋毒素的主要类群。虫黄藻等甲藻与珊瑚虫互惠共生，在维持珊瑚礁生态平衡过程中起到重要作用。甲藻进化出不同于其他藻类和植物的光系统与捕光天线，并结合类似硅藻类群中的叶绿素c和多甲藻黄素等类胡萝卜素以更好地适应复杂变化的海洋光环境，但此前缺乏关于甲藻光系统和捕光天线的研究。因此，探讨甲藻捕光天线和光系统的...
中国科学院植物研究所科研人员揭示硅藻新型光系统II-捕光天线复合物和FCP三聚体调控蓝绿光捕获与利用的分子机制（图）
硅藻 光系统 捕光天线 三聚体 蓝绿光 Nature Communications
2024/1/28
硅藻作为海洋中的主要初级生产者，在维持全球生态系统平衡和碳循环中扮演重要角色。硅藻通过特有的岩藻黄质-叶绿素a/c型捕光天线（FCP），可在深水下有效利用蓝绿光，极大地提高了光能利用效率。中国科学院植物研究所光合膜蛋白结构生物学团队此前已成功破解羽纹纲硅藻-三角褐指藻的主要二聚体FCP捕光天线、中心纲硅藻-纤细角毛藻的光系统II与四聚体FCP捕光天线（PSII-FCPII）超分子复合物和超大光系统...
中国科学院植物研究所科研人员揭示硅藻光系统II结合LHCX等捕光天线并调控光适应的新机制（图）
中国科学院 植物研究所 硅藻 光系统 捕光天线 光适应 Science Advances
2023/10/27
硅藻是重要的红色谱系水生植物，每年为自然界提供约20%光合原初生产力。为适应复杂变化的海洋光环境，硅藻进化出独特的光系统和FCP捕光天线（Fucoxanthin Chlorophyll a/c protein），并结合了特殊的叶绿素c、岩藻黄素、硅甲藻黄素及硅藻黄素。目前，硅藻光系统反应中心和FCP二聚体天线的聚合方式以及光保护相关捕光天线介导的光保护机制尚未得到揭示，进一步探究其捕光天线和光系统...
植物所科研人员揭示硅藻光系统II结合LHCX等捕光天线并调控光适应的新机制（图）
硅藻光系统 水生植物 蛋白复合体
2023/11/10
硅藻是重要的红色谱系水生植物，每年为自然界提供约20%光合原初生产力。为适应复杂变化的海洋光环境，硅藻进化出独特的光系统和FCP捕光天线（Fucoxanthin Chlorophyll a/c protein），并结合了特殊的叶绿素c、岩藻黄素、硅甲藻黄素及硅藻黄素。目前，硅藻光系统反应中心和FCP二聚体天线的聚合方式以及光保护相关捕光天线介导的光保护机制尚未得到揭示，进一步探究其捕光天线和光系统...
中国科学院植物研究所光合膜蛋白结构生物学研究组运用生理生化、晶体学、冷冻电镜和光谱学等多种技术手段，首次详细揭示了假根羽藻LHCII的同质三聚体和异质三聚体捕光天线复合物的精细结构和功能特征，发现可吸收绿光的管藻素和管藻黄素替代了常见绿藻和植物LHCII中的类胡萝卜素位点，同时两个额外的叶绿素b取代了原有的叶绿素a，这些色素变化共同增强了假根羽藻在潮间带光环境下对蓝绿色光的捕获能力。研究进一步发现...
光合作用是地球上最重要的化学反应，光合作用中能量的吸收、传递和转化是由光系统I（Photosystem I，PSI）和光系统II（Photosystem II, PSII）两个光系统推动的。研究光系统的结构和不同植物之间的区别，不仅能够阐明光合作用机理，而且对于认识植物进化具有重要意义。 苔藓植物是现存最早的陆生植物，代表了植物演化过程中从水生到陆生的过渡类群。小立碗藓（Physcomitrell...
中科院植物所光合膜蛋白结构生物学团队一直致力于光合膜蛋白三维结构和功能的研究，2019年率先破解了一种羽纹纲硅藻-三角褐指藻的FCP（Fucoxanthin Chlorophyll a/c protein）捕光天线二聚体的1.8埃分辨率晶体结构（Science，2019），描述了FCP中叶绿素a，叶绿素c和岩藻黄素的精确结构信息。同年，该团队与清华大学隋森芳院士团队合作进一步解析了中心纲硅藻-纤细...
植物光合系统既要在多云或阴天低光照条件下保持高效捕光和传能效率，又要在正午强光持续照射下避免由此引发的氧化损伤即光保护。植物的光保护功能是将过剩的激发能以热的形式耗散掉。 在自然环境中，太阳光的辐照强度可以在短时间内呈现出十几倍的涨落。当云的阴影遮蔽住受强光辐照的叶片后，叶片还会将光保护状态持续数分钟之久，然后才切换到捕光状态。理论计算表明，由于状态开关切换的滞后效应，可以导致20%的光能损失。2...
我国科学家在藻类捕光天线蛋白领域取得新进展
藻类捕光 天线蛋白
2019/10/10
硅藻贡献了地球上每年原初生产力的20%左右，这都与其光系统II（PhotosystemII，PSII）以及外周捕光天线的功能密切相关。硅藻PSII的外周捕光天线结合了岩藻黄素和叶绿素a/c的蛋白（FucoxanthinChl a/c binding proteins，FCPs），具有强大的蓝绿光捕获能力和快速光适应能力。然而硅藻FCPII天线蛋白与PSII核心复合体的结合方式、相互作用机制并不清楚...
光合作用是植物最重要的特有功能之一，是大规模利用太阳能把二氧化碳和水合成有机物并放出氧气的过程，是几乎一切生命生存和发展的基础。光系统II(PSII)作为光合水氧化的场所，是位于光合生物类囊体膜上的一个重要蛋白质机器，对地球上生命具有重要意义。它由具有光能捕获、传递功能的捕光天线系统(LHCII)和具有光诱导电荷分离及水裂解功能的核心复合体(PSII core complex)组成。探索光系统II...
清华大学和中国科学院植物研究所合作在《科学》发表论文报道首个硅藻光系统II-捕光天线超级复合体的近原子分辨率结构（图）
清华大学 硅藻 光系统II 捕光天线超级复合体 近原子 分辨率结构
2019/8/6
2019年8月2日，清华大学生命科学学院隋森芳院士研究组与中科院植物所沈建仁研究员和匡廷云院士研究组合作在国际顶尖期刊《科学》（Science）上在线发表了题为《硅藻光系统II-捕光天线超级复合体的色素-蛋白网络结构》（The pigment-protein network of a diatom photosystem II-light harvesting antenna supercompl...
中国科学院植物研究所沈建仁和匡廷云团队一直致力于高等植物和藻类光系统和捕光天线蛋白的研究工作。2019年初，该团队首次报道了羽纹纲硅藻——三角褐指藻FCP二聚体的1.8埃分辨率的晶体结构，描绘了叶绿素c和岩藻黄素在硅藻光合膜蛋白中的结合细节。近日，该团队与清华大学隋森芳团队合作，利用单颗粒冷冻电镜技术解析了一种中心纲硅藻——Chaetoceros gracilis的PSII-FCPII超级复合体的...
硅藻是海洋中最“成功”的浮游光合生物之一，它们通过光合作用贡献了地球上每年约20%的原初生产力，且在地球的元素循环和气候变化中发挥重要作用，这与硅藻特有的捕光天线蛋白“岩藻黄素-叶绿素a/c蛋白复合体”（Fucoxanthin chlorophyll a/c protein，FCP）的功能密切相关。硅藻的FCP复合体具有出色的蓝绿光捕获能力和极强的光保护能力，这是硅藻能够在海洋中繁盛的重要原因之一...
中国科学院植物研究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蛋白的研究工作，通过多种手段解析了一种羽纹纲硅藻——三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）FCP二聚体1.8埃的晶体结构。研究人员发现，每个FCP单体中结合7个叶绿素a、7个岩藻黄素、2个叶绿素c、1个硅甲藻黄素和一些脂类及去垢剂分子；每个叶绿素c分子分别与2个叶绿素a分子成簇，并与其中一个叶绿素a...