矽藻為啥擅長“捕光”？中國科學家找到新機理

新華社北京2月8日電（記者董瑞豐）中國科學院植物研究所的一項最新研究發現了自然界“奇葩”光合物種——矽藻如何利用其獨特結構去高效地捕獲、利用光能。北京時間8日，國際知名學術期刊《科學》以長文形式線上發表了這一成果。基於該研究，科學家未來有望設計出可以高效“捕光”的新型作物。

中科院植物所的沈建仁和匡廷雲研究團隊解析了矽藻的主要捕光天線蛋白高解析度結構，這是矽藻的首個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。

對於綠色植物而言，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，自然界中並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、矽藻的巖藻黃素-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”矽藻可謂是最“成功”的光合生物之一，其分佈範圍廣，吸收二氧化碳的能力約佔全球生態系統的五分之一，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。

中國科學家的最新研究即填補了這一空白，為人工模擬光合作用機理提供了新理論依據。該研究同時表明，學術界過去一些主流觀點可能存在問題。

來自研究團隊的科學家表示，基於該成果，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，也可為現代化智慧植物工廠的發展提供新方向。