硅藻是海洋中重要的红色谱系物种，约占地球初级生产力的20%。与绿藻和高等植物不同，硅藻光系统将岩藻黄质-叶绿素a/c结合蛋白(FCP)结合为外围天线，以在水下收集更多蓝绿光。

FCP结合独特的叶绿素c、岩藻黄质、二氮黄质和二氮黄质，形成独特的色素网络，用于能量转移和光保护途径。硅藻通过在高效光捕获和超级非光化学猝灭之间切换FCP天线的状态来快速适应光波动。

中国科学院植物研究所的科学家们近日报道了揭示硅藻Thalassiosirafakenana中FCP天线的能量转移和耗散机制以及结构多样性的结构基础。

该研究题为“StructureofadiatomphotosystemIIsupercomplexcontainsamemberofLhcxfamilyanddimericFCPII”，于10月25日发表在《ScienceAdvances》杂志上。

本研究从硅藻叶绿体的类囊体膜中提取纯化出PSII-FCPII-Lhcx6_1超复合物。然后通过单粒子冷冻电子显微镜解析其结构，结果表明PSII-FCPII-Lhcx6_1结合单体和二聚体FCPII，包括光保护家族Lhcx6_1。

光保护家族蛋白Lhcx6_1天线将FCP同二聚体连接到PSII核心的CP47侧，表明Lhcx6_1作为桥梁，将能量从外围FCPII天线间接转移到核心。Lhcx6_1内部形成两条能量转移途径：一条通过两个叶绿素簇将能量快速转移到核心，另一条依靠二氮黄素-二毒素循环来淬灭多余的能量。

在核心的另一侧，保守的Lhca2天线将新发现的FCP异二聚体连接到CP43侧，参与光能收集和传输。

与之前的生化和结构分析相反，在硅藻T.pseudonana中没有发现PsbG，这导致不同硅藻物种的PSII外围组装有不同的FCP单体、二聚体或四聚体光捕获天线。

不同硅藻中不同的FCP天线，结合不同比例的叶绿素、岩藻黄质和二毒素，可以调节不同硅藻中的光捕获、能量传递和激发能量猝灭，使硅藻PSII-FCPII能够更好地应对海洋环境，具有高频率变化的光环境。

这些结果为揭示硅藻PSII-FCPII中光能收集、转移和猝灭的机制以及PSII超复合物中不同的结构异质性提供了坚实的结构基础。