研讨职员通过非生物方式解除自然光单干用的光克制

起源：年夜连化物所 2021-10-29 08:37

近日，中国迷信院院士、中科院年夜连化学物理研讨所研讨员李灿，年夜连化物所副研讨员王旺银等提出非生物方式电子引流战略，应用人工电子梭导出微藻光合体系内的电子，无效解除了光单干用的光克制，并将导出的电子用于无机合成反馈中。自然界的生物资资本通过自然光单干用合成，即在太阳光作用下合成各类生物资。太阳能对光单干用是必须的，但在自然光单干用进程中并不是光越强越

近日，中国迷信院院士、中科院年夜连化学物理研讨所研讨员李灿，年夜连化物所副研讨员王旺银等提出非生物方式电子引流战略，应用人工电子梭导出微藻光合体系内的电子，无效解除了光单干用的光克制，并将导出的电子用于无机合成反馈中。

自然界的生物资资本通过自然光单干用合成，即在太阳光作用下合成各类生物资。太阳能对光单干用是必须的，但在自然光单干用进程中并不是光越强越好，动物在光强度超过一定的阈值后（光饱和点）会启动自我维护机制，不再接管更多的光，该征象被称为光克制。在光单干用的宏观机制中，光合生物的捕光天线排汇太阳能，用于激起光合反馈中间，从而驱动水的氧化反馈并开释出氧气，同时将发生的电子和质子别离以NADPH和ATP的模式贮存起来（光反馈），以用于二氧化碳固定（Calvin cycle）转化进程（暗反馈）。在强光下，因为自然光合体系中光反馈与暗反馈的不婚配，叶绿体内囊体膜上发生年夜量多余的还原力，从而诱发光克制，招致太阳能转化效率和速度急剧降低，制约了光单干用太阳能的转化与的合成。是以，若何解除光克制是光单干用的紧张成绩。

该任务中，科研职员通过向卵白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）的培育液中增加人工电子梭（铁氰化钾），显着加强了卵白核小球藻在强光下的光体系II光合放氧才能。研讨发现，在一定光强范畴内，这种加强后果随光强的升高而越发显着；光体系II氧化水产氧的速度可进步2.6倍，光饱和点可进步7.1倍。此外，研讨职员还应用脉冲调制叶绿素荧光技术，探测了PSII和PSI本征光量子产率的变动，发现增加人工电子梭可将光合电子实时导出，下降PSII受毁伤的水平和几率，使胞内活性氧物种的程度降低37%，从而无效解除了强光下的光克制。自然状态下，NAD(P)H氧化酶可将胞内多余的还原力通过NAD(P)H介导的方式通报给胞外的消融氧，然而受限于反馈能源学及消融氧浓度，该进程较迟缓，而通过电子梭（铁氰化钾）可将电子导出速度进步47倍。这种人工导出的电子和质子可以将5-羟甲基糠醛和富马酸等无机小分子还原。

该任务联合了化学的非基因战略与合成生物学办法，是研讨和懂得光单干用的可行办法；通过提醒微藻在光饱和状态下光合电子传输和散布的个性，为解决光饱和成绩以及无效应用人工导出的光单干用电子（还原力）提供了新思绪。

相关研讨结果以Liberating Photoinhibition through Nongenetic Drainage of Electrons from Photosynthesis为题，颁发在Natural Sciences上。研讨任务获得国度自然迷信基金委“人工光合成”根底迷信中间、国度自然迷信基金等的赞助。(100yiyao.com）

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