光系统I核心复合体中胡萝卜素结构与功能的研究

我们观察到管藻目绿藻假根羽藻（生长在潮间带，随潮涨潮落周期性的被淹没和暴晒）的PSI核心复合体结合α-胡萝卜素，这打破了PSI核心复合体结合β-胡萝卜的常规，反应了PSI核心复合体高度保守性中一定程度的灵活性，暗示着胡萝卜素构型在实现PSI核心复合体结构与功能关系灵活性方面具有极重要的作用。本项目拟以假根羽藻和菠菜为原材料，分别采用生化方法分离纯化PSI核心复合体并以之作为研究对象，采用稳态光谱和时间分辨光谱技术开展α-胡萝卜素与β-胡萝卜结构与功能（胡萝卜素参与的捕光及能量传递、淬灭3Chl*及清除1O2）的研究，揭示PSI核心复合体中α-胡萝卜素与β-胡萝卜素在能量传递，特别是在光保护作用中的差异，阐明PSI核心复合体中胡萝卜素的生理功能及其机理。该研究将有助于对光合色素蛋白复合体中类胡萝卜素结构与功能的全面认识，对阐明光合电子传递链高效吸能、传能、转能及光保护的分子机理亦有重要意义。

摘要：本课题根据“课题计划任务书”踏实、认真的开展了研究，基本完成了课题的预期目标，同时增加了假根羽藻PSI核心复合体中不同构型的α-胡萝卜素参与的能量传递过程及其光保护机理研究，目的是使得项目原计划研究内容能够更加深入的进行。高等植物PSI核心复合体中结合β-胡萝卜素，而本研究首次发现假根羽藻PSI核心复合体中主要结合α-胡萝卜素。本项目主要针对两种PSI核心复合体的结构特征、胡萝卜素在能量传递和光保护机制中的作用展开研究。首次将表面增强拉曼光谱技术应用到光合膜蛋白结构与功能研究领域，发现高等植物PSI核心复合体中β-胡萝卜素构象的稳定性是PSI核心复合体光保护的结构基础。本课题在菠菜PSI-LHCI色素蛋白复合体分离纯化的基础上成功分离纯化了假根羽藻PSI-LHCI色素蛋白复合体及其核心复合体，发现假根羽藻PSI核心复合体在色素组成、光谱特征、均与高等植物PSI存在显著不同，表明假根羽藻PSI核心复合体对光能的吸收、传递、转化的微观动力学与高等植物PSI核心复合体相比具有其自身特点。本项目已经发表相关SCI论文3篇，接受SCI论文1篇，国内会议论文1篇，目前PSI核心复合体中胡萝卜素三线态能量传递的研究还在深入进行，预计未来2年还会有2-3篇SCI文章发表，这些结果会在光合膜蛋白结构和功能研究领域产生一定的影响。