编辑丨王多鱼 排版丨水成文 光合生物 通过 光系统 吸收光能，该系统由包含多种蛋白质和色素的精密 捕光复合体 组成，可将光能导向反应中心。 颗石藻 是海洋中的主要浮游植物之一，其 在白垩纪达到鼎盛，在海洋碳沉积和全球碳循环中扮演重要角色。颗石藻能够适应海水不同深度的多变光环境，其高效的光合自养生长可助其快速繁殖，但颗石 藻光系统复合物如何能高效捕获和利用光能的微观机理并不清楚，进化机制也未见报道。 2025 年 9 月 11 日，中国科学院植物研究所 王文达 、 田利金 团队在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为 ： Structure and function of a huge photosystem I–fucoxanthin chlorophyll supercomplex from a coccolithophore 的研究论文，该研究还被选为当期 封面论文 。 研究团队首次纯化并解析了来自 赫氏艾米里颗石藻 （ Emiliania huxleyi ） 的 光系统 I-岩藻黄素叶绿素a/c结合蛋白 （PSI-FCPI） 超级复合物三维结构。该研 究首次在原子层面揭示了颗石藻通过扩展和优化其 ...

颗石藻光系统 I- 捕光天线超大复合物结构及其能量转化效率示意图。中国科学院植物研究所 供图 研究团队还鉴定到丰富的叶绿素c和岩藻黄素类型的类胡萝卜素，这些色素在新发现的捕光天线中 含量极高，使其能有效吸收深水区波长在460-540纳米间的蓝绿光和绿光。此外，大量叶绿素c与叶绿素 a形成紧密的能量耦联并消除能量陷阱，构成平坦畅通的能量传递网络，这可能是其保持超高量子转化 效率的关键。 王文达表示，颗石藻光系统复合物的结构解析和机理研究，为理解光合生物高效的能量转化机制提 供了新的结构模型。未来，研究团队也希望以此为基础设计新型光合作用蛋白，并进一步指导人工模拟 和开发高碳汇生物资源，这在合成生物学和气候变化应对领域，都具有巨大潜力。 田利金介绍说，颗石藻PSI-FCPI超级复合物是一个巨大光合膜蛋白机器，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，远超已知的真核生物光系统I捕光天线复合物。它的捕光截 面是典型陆地植物（豌豆）光系统I超级复合物的4至5倍。飞秒瞬态吸收光谱结果表明，颗石藻PSI- FCPI捕获光能的量子转化效率超过95%，与陆地植物光系统I超级复合物效率相当，说明颗石藻 ...