新華社北京2月8日電（記者董瑞豐）中國科學(xué)院植物研究所的一項最新研究發(fā)現(xiàn)了自然界“奇葩”光合物種——硅藻如何利用其獨特結(jié)構(gòu)去高效地捕獲、利用光能。北京時間8日，國際知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以長文形式在線發(fā)表了這一成果。基于該研究，科學(xué)家未來有望設(shè)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云研究團隊解析了硅藻的主要捕光天線蛋白高分辨率結(jié)構(gòu)，這是硅藻的首個光合膜蛋白結(jié)構(gòu)解析研究工作，為研究硅藻的光能捕獲、利用和光保護機制提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

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(xiàn)象與綠色植物吸收光的基本單位有關(guān)。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(xiàn)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斕的捕光蛋白，比如藍藻的藻藍蛋白、紅藻的藻紅蛋白、硅藻的巖藻黃素-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”硅藻可謂是最“成功”的光合生物之一，其分布范圍廣，吸收二氧化碳的能力約占全球生態(tài)系統(tǒng)的五分之一，比熱帶雨林的貢獻還高。

此前研究表明，硅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，硅藻光合膜蛋白的結(jié)構(gòu)長期沒有得到解析，極大限制了硅藻光合作用的研究。

中國科學(xué)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(jù)。該研究同時表明，學(xué)術(shù)界過去一些主流觀點可能存在問題。

來自研究團隊的科學(xué)家表示，基于該成果，科學(xué)家有望設(shè)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(xiàn)代化智能植物工廠的發(fā)展提供新方向。

DOI: 10.1126/science.aav0365