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摘要光合作用为地球上几乎所有生命活动提供能量来源，是地球上最重要的化学反应之一。光系统I（photosystem I，PSI）是光合作用光反应过程中的重要复合体，在植物对光能的吸收、传递和转化过程中具有关键作用。在植物从低等向高等、从水生向陆生的进化过程中，光环境发生了变化，同时也导致了光系统结构的变化。目前，对PSI结构与功能的研究主要集中在藻类和高等维管植物中，而对处于从水生向陆生的过渡植物——苔藓类植物的研究较少。因此，我们选择了一种重要的苔类模式植物——地钱（Marchantia polymorpha）作为实验材料，采用生化分离的方法制备光系统I捕光天线复合体（PSI-LHCI）超分子复合物并进一步通过冷冻电镜技术揭示其PSI-LHCI复合物的结构，主要研究结果如下：<br>　　（1）本研究成功制备了地钱PSI-LHCI复合体，经鉴定，样品具有较高的纯度与均一性，能够适用于负染与冷冻电镜制样。<br>　　（2）地钱PSI-LHCI具有表观分子量接近的4种Lhca天线蛋白。室温吸收光谱在红区的最大吸收峰位在680nm，77K荧光发射光谱的荧光峰位在725nm，结合有叶绿素a，叶绿素b，类胡萝卜素，脂质等多种辅因子。<br>　　（3）通过冷冻电镜的结构解析，获得了地钱PSI-LHCI超分子复合物1.9埃分辨率的空间结构，该结构共解析了12个核心亚基，包括PsaA-PsaG，PsaI-PsaM；4个捕光天线，且与核心亚基的结合排布顺序为Lhca1、Lhca4、Lhca2、Lhca3。整个结构中包含156个叶绿素分子（144个叶绿素a，12个叶绿素b），37个类胡萝卜素分子（28个β-胡萝卜素，4个紫黄质，5个叶黄素），以及10个脂质（6个磷脂酰甘油，1个双半乳糖基二酰甘油和3个单半乳糖基二甘油酯）在内的共212个辅因子。基于色素分子排布，我们推测了可能的激发能传递途径。<br>　　（4）通过对比绿藻、苔藓（小立碗藓与地钱）、高等维管植物的PSI-LHCI结构，揭示了绿色植物进化过程中组成LHCI的Lhca捕光蛋白结构变化，其中处于LHCI上第二个位置的Lhca变化较大，推测可能与在特定光环境条件下的激发能传递需求有关，该推测还需要进一步研究验证。