近日，濟南大學生物科學與技術學院光合作用與高光效農業課題組受邀在《Plant, Cell & Environment》上發表綜述文章"Structural insights and challenges in the supercomplexes formed by Photosystem I in phototrophs"。課題組近年來研究了多種光合生物的光系統I（PSI）結構與功能，相關研究成果發表在Nature Plants、Nature Communications等學術期刊上，基于在該研究領域的研究積累，系統介紹光合生物中PSI超級復合物的結構特征與研究挑戰。

光合作用是地球上能量流動和物質循環的基礎，而PSI作為光合作用的核心組分之一，負責光能轉換和能量代謝等關鍵過程。該綜述聚焦于PSI超級復合物在不同進化類群（包括藍藻、藻類和陸生植物）中的結構多樣性，揭示了PSI的寡聚化狀態及其與捕光天線復合物（LHCs）和其他蛋白復合物（如Fd，Pc，NDH和Cyt b6f）之間的相互作用。

研究表明，環境因素如光照強度、鐵的可用性以及pH值對PSI的結構和功能有著顯著影響。例如，在鐵缺乏條件下，藍藻會形成PSI–IsiA超級復合物以補償PSI含量的減少。同時，不同光合生物的PSI捕光天線組分（如陸生植物的Lhca蛋白和紅藻的Lhcr蛋白）的多樣性對于在不同光照條件下優化光吸收和能量傳遞至關重要。此外，PSI–PSII超級復合物的存在表明了兩個光系統之間存在直接的相互作用，并且這種相互作用將有助于光合效率的提升和對光損傷的防護。

該綜述不僅增進了人們對PSI超級復合物結構多樣性的理解，還強調了其在光合效率和環境適應中的進化意義。未來，隨著更多結構細節的解析以及對PSI 超級復合物動態調控機制的深入研究，有望為優化光合效率、提升植物生產力以及應對環境變化提供新的思路和策略。

該工作由濟南大學生物科學與技術學院秦曉春教授課題組完成，濟南大學為第一完成單位。秦曉春教授和董士尚副教授為論文共同通訊作者，學院2022級碩士研究生李琳和祝利霞老師為論文共同第一作者，博士后李秀秀參與了該項工作。本研究得到了國家自然科學基金、泰山學者項目及山東省自然科學基金資助。

董士尚，男，副教授，博士畢業于南開大學，主要從事生物大分子三維空間結構的研究。在Nature Communications、JIPB等刊物發表第一及通訊作者論文10余篇。

秦曉春，女，教授，博士畢業于中國科學院植物研究所，主要從事光合作用機理與應用的研究。在Science、Nature Plants等刊物發表第一及通訊作者論文30余篇。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1111/pce.15499

來源：濟南大學生物科學與技術學院