硅藻是海洋中最“成功”的浮游光合生物之一，它們通過(guò)光合作用貢獻(xiàn)了地球上每年約20%的有機(jī)物生產(chǎn)力，相當(dāng)于固定了近五分之一的二氧化碳，高于全球所有熱帶雨林的貢獻(xiàn)，這與硅藻特有的捕光天線蛋白“巖藻黃素-葉綠素a/c蛋白復(fù)合體”（Fucoxanthin chlorophyll a/c protein，F(xiàn)CP）的功能密切相關(guān)。硅藻的FCP復(fù)合體屬于捕光天線蛋白復(fù)合體（Light harvesting complex，LHC）超級(jí)家族，但其氨基酸序列與高等植物和綠藻的葉綠素a/b捕光天線蛋白的同源性很低，而且最為突出的是FCP結(jié)合大量巖藻黃素和葉綠素c，能夠捕獲藍(lán)綠光以適應(yīng)水下弱光環(huán)境。同時(shí)，由FCP結(jié)合的巖藻黃素和硅甲藻黃素參與建立的硅藻超級(jí)光保護(hù)機(jī)制，可以幫助硅藻適應(yīng)海水表面的強(qiáng)光環(huán)境。然而，硅藻FCP復(fù)合體的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期沒(méi)有得到解析，限制了硅藻光合作用機(jī)理的研究。

在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 “蛋白質(zhì)機(jī)器與生命過(guò)程調(diào)控”重點(diǎn)專項(xiàng)“光合作用重要蛋白質(zhì)機(jī)器的結(jié)構(gòu)、功能與調(diào)控”項(xiàng)目（2017YFA0503700）的資助下，中科院植物研究所沈建仁研究組首次解析了一種羽紋綱硅藻——三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）FCP的高分辯率（1.8 ?）晶體結(jié)構(gòu)，描繪了葉綠素c、巖藻黃素及硅甲藻黃素在蛋白復(fù)合體中的結(jié)合細(xì)節(jié)及空間排布，揭示了該蛋白復(fù)合體高效捕獲藍(lán)綠光及其超強(qiáng)光保護(hù)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。該研究為實(shí)現(xiàn)光合作用光能寬幅、高效捕獲和快速傳遞的理論計(jì)算提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，為光合作用人工模擬及設(shè)計(jì)具有寬廣的捕光截面和較強(qiáng)的抗光破壞能力的新型作物提供了新思路和新策略。該研究成果近期在Science雜志發(fā)表。