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高光（HL）胁迫通过促进活性氧（ROS）的形成以及光系统 II（PSII）中，尤其是其反应中心核心亚基 D1 和 D2 的光损伤，对产氧光合作用施加了显著压力。原绿球藻（Prochlorococcus）和聚球藻（Synechococcus）及其蓝藻噬菌体主导着贫营养海洋，并持续暴露于高光环境中，但这些系统中 PSII 适应的分子基础仍知之甚少。在本文中，我们结合大规模系统发育分析、残基层面的序列比较以及基于 AlphaFold3 的结构预测，研究了原绿球藻生态型、聚球藻及其相关蓝藻噬菌体中的 D1/D2。原绿球藻物种已知可依据光照条件形成不同生态型，而在我们的系统发育树中，D1 和 D2 的系统发育关系呈现出一致的组织模式。聚球藻不属于相同的基于光照划分的生态型，但我们发现这些物种的 D1 和 D2 同工型仍然形成了具有生物学意义的簇。蓝藻噬菌体编码的 D1 和 D2 序列并未形成独立的病毒分支，而是嵌入宿主相关的多样性之中，并且与适应高光的原绿球藻相比，与适应低光（LL）的谱系亲缘关系更近。结合实验解析的 PSII 结构，将生态型相关及噬菌体相关替换映射到预测的 D1/D2 结构上表明，原绿球藻中某些由 LL 向 HL 转变的变体可能增强对 ROS 相关损伤的抵抗力。部分 LL-to-HL 替换会提高氧化还原活性辅因子附近蛋氨酸和半胱氨酸的富集，可能有助于改善氧化还原缓冲能力并清除 ROS。相比之下，其他替换可能有利于更高效的电子传递，降低电荷复合，从而限制 ROS 的产生。这些结果支持这样一种模型：蓝藻中 PSII 的适应性是由与生态分化及蓝藻噬菌体—宿主协同进化相关的、蛋白质水平的精细调节所塑造的，而病毒—宿主相互作用促进了产氧光合作用在高光胁迫下的进化优化。
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通过光系统 II 的 D1/D2 亚基解析蓝细菌和蓝藻噬菌体的高光适应分子基础
查看 ORCID 个人资料 Rulong Ma ， Ruonan Wu ， 查看 ORCID 个人资料 Greg Morrison doi: https://doi.org/10.64898/2026.07.15.738324
Rulong Ma 1 休斯敦大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在归作者/资助方所有，其已授予 bioRxiv 永久展示本预印本的许可。 本内容依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议 提供。
返回顶部 上一页 下一页 发表于 2026 年 7 月 21 日。 下载 PDF 补充材料 电子邮件 您的电子邮件 *
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🏷️ 高光适应 光系统II D1/D2亚基 蓝细菌噬菌体 系统发育分析 ROS抗性