匡廷雲院士介紹最新研究成果意義和影響。 中新社記者 孫自法 攝
中新網北京12月9日電 (記者 孫自法)中國科學院植物研究所(中科院植物所)與浙江大學聯合團隊最新以飼用/食用大麥為研究材料，在光合作用基礎領域取得突破性研究成果，他們的研究首次解析了大麥葉綠體中環式電子傳遞路徑中的關鍵結構——專業稱為PSI-NDH(即光系統I-類還原型尼克醯胺腺嘌呤二核苷酸脫氫酶複合物)的高解析度結構。
中科院植物所研究員韓廣業(右)、王文達進行交流。 中新社記者 孫自法 攝
由中國科學家率先完成的這項重要基礎研究成果論文，北京時間12月9日凌晨在國際著名學術期刊《自然》上線發表。
論文共同通訊作者、中科院植物所韓廣業研究員接受中新社記者採訪介紹說，這是目前利用冷凍電鏡技術解析到的高等植物葉綠體中最大的光合膜蛋白複合物結構，總分子量約1.6M Da(Da即道爾頓，是原子質量單位，1Da為碳12元素原子質量的1/12)。其整體結構由2個PSI-LHCI(光系統I-捕光復合物I)亞複合體、1個NDH亞複合體及1個未知蛋白(USP)組成，共包含55個蛋白亞基、298個葉綠素分子、67個類胡蘿蔔素分子和25個脂分子。
他表示，本次研究透過解析大麥葉綠體的一項高解析度結構，揭示PSI-LHCI中特殊天線亞基和高等植物葉綠體中10個特有NDH亞基的精確位置和結構特點，同時也揭示了亞基間的相互作用及複合物組裝原理。
匡廷雲院士(中)和韓廣業(右)、王文達研究員在實驗室合影。 中新社記者 孫自法 攝
據瞭解，光合作用包括光反應和暗反應，光反應過程是在一系列鑲嵌在光合膜上的蛋白質超分子機器中進行，透過光碟機動PSI和PSII反應中心電荷分離及光合電子傳遞，將光能轉化為化學能，用於暗反應二氧化碳固定。
論文共同第一作者、中科院植物所王文達研究員指出，PSI和PSII催化兩種型別光合電子傳遞，分別為線性電子傳遞和環式電子傳遞。不過，此前關於PSI-NDH的結構及其精確調控機制的認識並不清楚。這次研究透過首次解析大麥PSI-NDH複合體的結構，從而揭示高等植物PSI-NDH介導光合環式電子傳遞調控的結構基礎。
高等植物大麥PSI-NDH的整體結構示意圖。 中科院植物所 供圖
如此專業的學術研究成果對人們生產生活有何意義與影響？中科院院士、中科院植物所匡廷雲研究員強調，光合作用是地球上最大規模的能量和物質轉換過程，是幾乎一切生命生存和發展的物質基礎。研究光合作用機理及調控原理，對解決人類社會可持續發展所面臨的能源、環境和糧食等問題都有重大戰略意義。
她表示，聯合團隊最新完成的這項研究成果，不僅對深入理解光合環式電子傳遞調控的機制及被子植物在進化過程中適應陸生光環境具有重要意義，而且對提高飼草及作物光能轉化、二氧化碳固定效率及抗逆能力具有重要指導意義。同時，為利用合成生物學技術構建新型高效光合膜電子傳遞線路、最佳化光合膜能量傳遞途徑、打造高光效和高固碳光合元件和模組提供新思路，為設計高產和高抗逆性的優質飼草及作物提供新的技術路線。
來源：中國新聞網
