铁限制条件下天然海洋浮游植物群落光能传递与光化学耦合机制研究

来自南大西洋的研究团队通过可变荧光与荧光寿命联用技术，揭示了铁(Fe)对海洋浮游植物光系统能量传递的关键调控作用。研究发现10-25%的捕光复合体(LHCs)与反应中心(RCs)解耦，而铁补充可在24小时内重建LHC-RC能量传递通路，为理解海洋初级生产力受微量元素调控提供了新机制。

　　

在浩瀚的南大西洋海域，阳光穿透海水照射到微小的浮游植物身上时，一场纳米级别的"能量接力赛"正在上演。这些海洋"太阳能电池"通过捕光复合体（Light-harvesting complexes, LHCs）捕获光子能量，并将其传递给反应中心（Reaction centers, RCs）进行光化学反应。然而最新研究发现，当海水中铁元素(Fe)匮乏时，约10-25%的LHCs会像"断线的风筝"一样与RCs失去联系，导致能量传递效率显著下降。

科研人员运用自主研发的双荧光探测系统，首次在天然浮游植物群落中捕捉到这一现象。通过测量叶绿素a可变荧光和皮秒级荧光寿命，他们发现铁缺乏会导致光合系统II氧释放复合体的功能吸收截面缩小，光化学量子产率降低。有趣的是，当补充铁元素后，这些"迷路"的LHCs能在24小时内重新与RCs"牵手成功"，随后整个光合机构会逐步稳定下来。

这项发现如同揭开了海洋"光合工厂"的能源调控密码，证实铁元素不仅参与叶绿素合成，更是维持LHC-RC能量传递"高速公路"畅通的关键养护工。在气候变化背景下，该研究为预测海洋初级生产力对微量元素波动的响应提供了重要理论依据。