藻类捕光天线系统:结构与功能的统一

藻类是光合自养的水生孢子植物,为了适应水下弱光的特殊生境,藻类捕光天线历经亿万年的进化,形成了特殊的结构与功能。从发现藻类捕光天线的存在到至今的70多年间,其结构解析技术的发展共经历了4个阶段:首先是利用生化及普通光谱技术研究结构组成(1950−1980年);其次是利用X-ray晶体学技术研究局部精细结构(1980年至今);再次是利用电镜技术研究完整的粗略结构(1980−2010年);最后是近10年来利用冷冻电镜技术研究完整的精细结构(2010年至今)。目前以蓝藻、红藻、绿藻和硅藻为主的藻类捕光天线复合体完整的精细结构均已被解析,仅2019年就有10余种精细结构被发现。藻类捕光天线系统结构生物学的研究,不仅搭建了对结构与功能统一认识的桥梁,而且为深入揭示藻类光合作用高效能量传递机制奠定了坚实的结构基础。将藻类捕光天线系统结构和功能统一起来,进一步研究对光环境的适应性成为未来的重点,并将为藻类捕光天线蛋白在光电器件领域的应用提供充分的科学依据。