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I-捕光天线I复合物，以及中心纲硅藻-假微型海链藻光系统II与二聚体FCP超分子复合物的结构，阐明了FCP单体、二聚体、四聚体的多样化蛋白亚基、聚合方式、色素组成及其与光系统核心的排布关系，为解析硅藻拓展捕光截面、高效捕获并传递光能、以及光保护的分子机理提供了重要依据。然而，国际上此前预测的三聚体FCP一直未得到证实。
团队成员通过大量生理生化分析发现了一种中心纲硅藻-梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）中存在FCP三聚体，此FCP三聚体无法与PSII-FCPII紧密结合，而主要与其它FCP二聚体松散地结合在PSII外围。结构解析表明，梅尼小环藻的PSII-FCPII复合物结合1个Lhcx6_1单体、1个FCP异质二聚体，以及3个单体FCP，这些与PSII紧密结合的FCP单体和二聚体大量结合叶绿素a、以及硅甲藻黄素和硅藻黄素循环色素，有助于加速并调控天线捕获的光能向反应中心传递。而FCP三聚体依赖脂分子和岩藻黄素形成区别于植物LHCII三聚体的新聚合方式，以便结合更多岩藻黄素，增强对蓝绿光的捕获，帮助硅藻在复杂多变的海洋光环境中更好地适应光强和光质变化。
该研究成果于12月9日在线发表在国际学术期刊Nature Communications。植物所已毕业博士研究生赵松浩、博士研究生申丽丽、助理研究员李笑一和已毕业硕士研究生陶秋爽为论文共同第一作者，王文达研究员为论文通讯作者，匡廷云院士、韩广业研究员和于龙江研究员等参与了该研究。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院先导专项、中国科学院青促会和基础研究领域青年团队计划等项目资助。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-44055-8
（光合实验室供稿）
硅藻与绿藻光系统II和FCP/LHCII三聚体对比
