藻类捕光天线系统:结构与功能的统一
2021-03-15甄张赫李文军林瀚智秦松
甄张赫,李文军,林瀚智,秦松*
(1.中国科学院烟台海岸带研究所,山东 烟台 264003;2.中国科学院大学 资源与环境学院,北京 100049;3.中国科学院海洋大科学研究中心,山东 青岛 266071;4.广东省科学院 广东省生态环境技术研究所 华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心/广东省农业环境综合治理重点实验室,广东 广州 510650)
1 引言
藻类是光合自养的水生孢子植物,是地球上最原始的进行放氧光合作用的植物,可分为原核藻类及真核藻类。原核藻类的成员主要为蓝藻,它通过内共生进化出各种真核藻类。最初,蓝藻的初级内共生演化出3 个分支:灰胞藻、红藻及绿藻[1]。随后,红藻及绿藻通过一系列次内共生产生了其他的真核藻类[2]。按照传统方法,真核藻类通常被分为10 个门:绿藻门、轮藻门、裸藻门、红藻门、隐藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门及褐藻门[3]。
藻类可在各类地球环境中(湖泊、海洋、温泉、高山、极地等)生存,特别是水下弱光环境造就了藻类独特而高效的捕光能力[4]。为了适应各种光环境,藻类进化出了各种捕光天线(色素−蛋白复合体),包括定位于类囊体膜外的水溶性复合体,以及在类囊体膜内的疏水性复合体。这些复合体可通过调整其结合色素的数量、种类及位点,吸收环境中特定波段的光[5]。例如水溶性捕光天线复合体藻胆体(Phycobilisome,PBS),可通过共价结合的各类藻胆素,如藻蓝胆素(Phycocyanobilin,PCB)、藻红胆素(Phycoerythrobilin,PEB)、藻尿胆素(Phycourobilin,PUB)和藻紫胆素(Phycoviolobilin,PVB)等吸收460~670 nm 的可见光[6];膜蛋白捕光天线复合体……
