北京時間今天凌晨，國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心張余研究團(tuán)隊攜手國內(nèi)合作者完成的封面文章，該研究解析了葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，揭示了葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器的“裝配部件”、“裝配模式”和“功能模塊”。

葉綠體是植物細(xì)胞中的一個特殊細(xì)胞器，通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為地球生命提供了能量和氧氣。如果能夠提高光合作用的效率，植物就能更高效地吸收二氧化碳，對于雙碳目標(biāo)而言，無疑將是一個全新的解決方案。

多年研究表明，轉(zhuǎn)錄葉綠體基因組的機(jī)器，在構(gòu)建植物光合系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而了解其內(nèi)部構(gòu)造，是科學(xué)界一直嘗試破解的世界性難題。歷時近8年努力，張余團(tuán)隊在一次偶然的學(xué)術(shù)交流中，發(fā)現(xiàn)了破題的解決方案。

中國科學(xué)院分子植物卓越中心黨委副書記（主持工作）、副主任、研究員張余在采訪中表示：“我們也是做了好多種嘗試，最后是和我們的合作者一起，在煙草的葉綠體編碼RNA聚合酶基因的后面，給它加上了一個能夠用于蛋白純化的一個小標(biāo)簽，這樣的話，我們就可以用蛋白親和純化的方式，把葉綠體里面量這么少的復(fù)合物，去給它像釣魚一樣把它釣出來?！?/p>

這些看似普通的煙草植物，正是此次研究成果使用的關(guān)鍵原料。張余團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，葉綠體基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器是目前已知最復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)錄機(jī)器，一共具有20個“裝配部件”，組成了5個功能模塊，在調(diào)控轉(zhuǎn)錄過程中也各有分工。

在中國科學(xué)院分子植物卓越中心主任、中國科學(xué)院院士韓斌看來，這是一項教科書級的工作?！斑@絕對是世界級的工作，將來要寫入教科書的，教科書在這塊是空白的。這些知識的轉(zhuǎn)化應(yīng)用，怎么改造這些東西，提高更高的光效，都有好的路徑了，這是基礎(chǔ)研究最大的作用?！?/p>

如何利用好這些研究成果？科研人員解釋，葉綠體可以被看作一個工廠，其中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)可謂熱火朝天。在了解相關(guān)的構(gòu)造和功能之后，進(jìn)行有針對性的改造，有效助力植物高效實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的雙碳目標(biāo)。

“比如光合作用積累到了一定程度，它里面的那些超氧離子到了一個很高的程度了，這時候它就想，我要有一個保護(hù)機(jī)制。以前我們不知道它（模塊）在什么地方那個，現(xiàn)在我們知道了，包括它怎么工作的，我們就可以去改造?！敝袊茖W(xué)院分子植物卓越中心副主任、研究員王佳偉說。

據(jù)了解，該研究成果還將在合成生物學(xué)應(yīng)用層面，為植物葉綠體生物反應(yīng)器的效率提升提供了著手點(diǎn)，助力重組疫苗、重組蛋白藥物、和天然產(chǎn)物的生產(chǎn)。