我國科學家揭秘矽藻為啥善捕光

　　本報北京2月14日電 (記者吳月輝)被稱為自然界“奇葩”光合物種的矽藻為什麼特别擅長“捕光”?日前，中國科學院植物研究所沈建仁和匡廷雲研究團隊的一項研究發現揭示出了矽藻的“秘密”——它有高效地捕獲和利用光能的獨特結構。國際知名學術期刊《科學》以長文形式在線發表了這一成果。基于該研究，科學家未來有望設計出可以高效“捕光”的新型作物。

　　光合作用是地球上規模、最為重要的化學反應。光合生物重新塑造了地球表面和大氣層成分，也演化出了千姿百态的生命形态。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，該現象與綠色植物吸收光的基本單位有關。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斓的捕光蛋白，比如藍藻的藻藍蛋白、紅藻的藻紅蛋白、矽藻的岩藻黃素—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”矽藻可謂是最“成功”的光合生物之一，其分布範圍廣，吸收二氧化碳的能力約占全球生态系統的1/5，比熱帶雨林的貢獻還高。

　　此前研究表明，矽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，矽藻光合膜蛋白的結構長期沒有得到解析，極大限制了矽藻光合作用的研究。這次，科研人員解析了矽藻的主要捕光天線蛋白高分辨率結構，這是矽藻的光合膜蛋白結構解析研究工作，為研究矽藻的光能捕獲、利用和光保護機制提供了重要的結構基礎。基于該成果，科學家有望設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，也可為現代化智能植物工廠的發展提供新方向。