光合作用将太阳能转化为化学能，固定二氧化碳，合成有机物并释放氧气，是大多数地球生命存续和发展的基础，同时也在维持全球碳循环和生态平衡方面发挥着重要作用。绿藻与植物的主要捕光天线（LHCII）三聚体复合物，在光合作用的光能捕获、能量转移和光保护过程中扮演着不可或缺的关键角色。管藻目绿藻假根羽藻（Bryopsis corticulans）是海洋绿藻的早期分支之一，生长在水陆交界的潮间带，适应复杂多变的光环境，深入研究其LHCII复合物结构、功能和状态变化有助于更全面地理解海洋绿藻的光能利用和适应机制。
中国科学院植物研究所光合膜蛋白结构生物学研究组运用生理生化、晶体学、冷冻电镜和光谱学等多种技术手段，首次详细揭示了假根羽藻LHCII的同质三聚体和异质三聚体捕光天线复合物的精细结构和功能特征，发现可吸收绿光的管藻素和管藻黄素替代了常见绿藻和植物LHCII中的类胡萝卜素位点，同时两个额外的叶绿素b取代了原有的叶绿素a，这些色素变化共同增强了假根羽藻在潮间带光环境下对蓝绿色光的捕获能力。研究进一步发现，假根羽藻LHCII同质三聚体在晶体聚集态和单颗粒溶液状态下存在微小的结构差异；而且同质和异质三聚体之间也存在构象差异，特别是假根羽藻LHCII异质三聚体的C末端更加柔性，导致其丢失一个类胡萝卜素位点。这些构象变化表明假根羽藻LHCII三聚体结构和功能状态的灵活性可能与其捕光和光保护功能的转换有关，为未来设计适应动态光变化的光合捕光元件提供了新思路。
该成果于8月25日在线发表于Structure杂志，植物所博士研究生李振华、周萃萃和已毕业博士研究生赵松浩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、国家植物园（北园）桑敏高级工程师、济南大学秦晓春教授等参与了该研究。研究工作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://doi.org/10.1016/j.str.2023.08.001
（光合实验室供稿）
假根羽藻LHCII同质和异质三聚体的结构解析示意图
