中文摘要：

高等植物光合膜蛋白CP29是光系统II(PSII)的重要组成部分，位于PSII的反应中心与主要捕光复合物LHCII之间，因其在叶绿体中的含量较低而被称为次要捕光复合物。CP29是维持PSII-LHCII超大复合物所必需的，除了能够捕光并将能量高效传递到反应中心外，它还在强光照条件下植物自身的光保护功能中发挥重要作用。我们已解析了正常光照条件下的菠菜CP29 2.80?分辨率晶体结构，准确定位了全部的色素分子，并从中发现了两个重要色素簇。光谱研究发现，在强光照条件下结合了玉米黄质（Zea）的CP29存在电荷转移能量淬灭机制，并伴随着一定程度的构象变化。因此在原有CP29晶体结构的基础上，运用光谱学方法深入研究其功能，并争取解析强光照条件下结合Zea的CP29晶体结构，对照比较不同生理状态时CP29的结构特征并开展相应的功能研究，将对揭示CP29的能量淬灭中心及其参与光保护的机制具有重要意义。

结论摘要：

CP29是高等植物光系统II(PSII)的一个次要捕光天线，位于光合反应中心和主要捕光天线LHCII之间，它是维持PSII超大复合物稳定结构所必需的。除了承担捕获并传递光能到反应中心的功能外，CP29还参与植物在强光照条件下的光保护功能。本项目以高等植物CP29为研究对象，在菠菜CP29-Vio晶体结构的基础上，运用各种光谱学手段深入研究其能量传递与光保护功能的分子机制，并采用多种方法获得强光照条件下高等植物淬灭态CP29-Zea的样品，进行X射线晶体学研究。此外，我们在原计划书的基础上对研究内容进行了扩展，开展了全长CP29和磷酸化CP29的结构生物学研究，以及对PSII超大复合物和外周天线复合物的电镜研究内容。 在项目执行过程中，我们取得了一系列研究结果和重要阶段性进展（1）分别测定了菠菜CP29溶液态样品和晶体的荧光发射光谱、拉曼光谱和荧光寿命。两者光谱的差异说明CP29晶体中的色素发生了构象变化。与溶液态样品不同，CP29晶体具有两个荧光寿命，分别是150ps和4ns。与文献中生化分析用的CP29样品不同，我们用于结晶的CP29样品吸收谱中的三个峰变宽并且红移了0.2--0.4nm，可见文献中的CP29样品至少缺少两个叶绿素a（a611和a615）和一个叶绿素b （b607），而a611、a615与a612、a610一起构成了CP29的最低能级状态，并且作为能量传递途径的出口。（2）从拟南芥突变株中纯化了稳定均一的结合玉米黄质的淬灭态CP29-Zea样品，完成了色素鉴定和光谱分析。经广泛搜索获得了CP29-Zea微晶，衍射分辨率14？。（3）分别从玉米和菠菜中纯化了全长CP29样品，并获得了菠菜全长CP29晶体，衍射分辨率为7？。（4）确定了在体内诱导玉米CP29最大程度磷酸化的实验条件，鉴定出N末端83位的苏氨酸发生了磷酸化。运用蔗糖密度梯度离心和各种柱层析方法，从玉米中纯化了磷酸化和非磷酸化CP29的混合物。（5）获得了来源于不同种属高等植物的PSII复合物以及天线复合物的样品，运用冷冻电镜收集了一些数据，取得了初步结果。该项目中针对CP29的光谱研究对揭示CP29的能量淬灭中心及其参与光保护的机制具有重要意义。其它一系列阶段性成果为最终解析淬灭态CP29-Zea、全长CP29以及磷酸化CP29高分辨率晶体结构奠定了重要基础。