被稱為自然界“奇葩”光合物種的硅藻為什么特別擅長“捕光”？日前，中國科學(xué)院植物研究所沈建仁和匡廷云研究團隊的一項最新研究發(fā)現(xiàn)揭示出了硅藻的“秘密”——它有高效地捕獲和利用光能的獨特結(jié)構(gòu)。國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以長文形式在線發(fā)表了這一成果?；谠撗芯?，科學(xué)家未來有望設(shè)計出可以高效“捕光”的新型作物。
光合作用是地球上規(guī)模最大、最為重要的化學(xué)反應(yīng)。光合生物重新塑造了地球表面和大氣層成分，也演化出了千姿百態(tài)的生命形態(tài)。其中，最為人所熟悉的就是陸地上各種各樣的綠色植物。
對于綠色植物而言，光合作用主要吸收的是紅光和藍紫光，該現(xiàn)象與綠色植物吸收光的基本單位有關(guān)。綠光波段的能量基本沒有被綠色植物所利用，這也是它們呈現(xiàn)綠色的主要原因。但是，自然界中并非沒有能利用綠光的光合生物。海洋藻類擁有色彩斑斕的捕光蛋白，比如藍藻的藻藍蛋白、紅藻的藻紅蛋白、硅藻的巖藻黃素—葉綠素蛋白等，可以幫助海藻在不同的海水深度利用不同的太陽光能。其中，海洋赤潮的主要“肇事者”硅藻可謂是最“成功”的光合生物之一，其分布范圍廣，吸收二氧化碳的能力約占全球生態(tài)系統(tǒng)的1/5，比熱帶雨林的貢獻還高。
此前研究表明，硅藻特有的捕光天線蛋白具有出色的藍綠光捕獲能力和極強的光保護能力。然而，硅藻光合膜蛋白的結(jié)構(gòu)長期沒有得到解析，極大限制了硅藻光合作用的研究。這次，科研人員解析了硅藻的主要捕光天線蛋白高分辨率結(jié)構(gòu)，這是硅藻的首個光合膜蛋白結(jié)構(gòu)解析研究工作，為研究硅藻的光能捕獲、利用和光保護機制提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)?；谠摮晒茖W(xué)家有望設(shè)計出能夠利用綠光波段、具有高效捕光和光保護能力的新型作物，也可為現(xiàn)代化智能植物工廠的發(fā)展提供新方向。
