藓类光系统I-捕光天线I超级复合物结构解析研究获进展

  光合作用是重要的化学反应，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之一，代表了植物演化过程中从

光合作用是重要的化学反应，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之一，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（Physcomitrella patens）是苔藓植物门藓纲的模式植物，中国科学院植物研究所光合膜蛋白结构生物学研究组与清华大学、济南大学合作，采用单颗粒冷冻电镜技术解析了小立碗藓的光系统I-捕光复合物I（PSI-LHCI）超分子复合物3.23埃分辨率的三维结构。该结构显示，小立碗藓的PSI-LHCI由4个捕光天线蛋白（Lhca）组成，与高等植物豌豆PSI-LHCI超分子复合物中捕光天线蛋白的数量一致，但种类和组成顺序不同，随着植物进化，豌豆中的Lhca4取代了小立碗藓中Lhca5的位置。而在小立碗藓捕光天线Lhca5/Lhca2与核心亚基PsaF的交界处，存在一个的特殊的叶绿素分子，构成了能量从Lhca5/Lhca2向核心高效传递的路径。

与生活在水中的绿藻相比，小立碗藓PSI-LHCI结合的捕光蛋白少，减少了捕光截面，而和豌豆相比，具有更高效的能量传递途径，研究推测这可能与藓类植物登陆之后多生长在潮湿低光的环境有关，减少捕光截面有助于避免光破坏，快速捕光有利于生存。该研究揭示了植物由水生向陆生进化过程，以及植物登陆以后进一步适应陆生环境的捕光机制变化。(）