特定的光捕获复合体在植物叶绿体中参与类囊体堆叠的形成，并防止光系统之间的能量溢出

《The Plant Cell》：Specific Light-harvesting complexes mediate grana stacking and prevent energy spillover between photosystems in plant chloroplasts

　　

摘要

陆地植物的叶绿体具有一个显著的形态特征：类囊体膜堆叠成颗粒结构（即所谓的“粒状结构”），这种结构由基质包裹，包含紧密排列的颗粒和非紧密排列的部分，共同围成了类囊体腔。

光系统II及其辅助天线系统集中在这些颗粒中，而光系统I和ATP酶则位于颗粒的末端膜以及连接颗粒的基质膜上。类囊体的这种堆叠方式有助于将光系统I和II物理上分隔开来，从而确保两者之间激发能量的平衡传递。通过对光捕获复合体亚家族Lhcb的遗传学研究，我们发现：去除为光系统II提供能量的天线系统会导致颗粒结构完全消失；而删除特定Lhcb亚群则会使颗粒堆叠程度减少多达40%。单独表达Lhcb5可以部分恢复颗粒结构；然而，如果只表达Lhcb2，形成的颗粒体积会异常增大，并且在光照作用下会解体。时间分辨荧光测量结果表明，从光系统II传递到光系统I的激发能量程度与Lhcb蛋白的缺失程度相关，而非与颗粒的形态结构有关。这些发现为光系统II天线成分、横向异质性以及光系统间激发能量分配之间的功能联系提供了遗传学证据。