一种天然缺乏qE和qZ的藻类仍保有功能性植物型和绿藻型紫黄质脱环氧化酶

光合生物通过非光化学猝灭（non-photochemical quenching，NPQ）保护自身免受过量光照的损伤；这一过程能够将过剩的光能安全地以热能形式耗散。目前对NPQ的认识主要源自少数几个模式系统，因此，NPQ机制在整个绿色谱系中的普遍性仍不明确。我们对绿藻Auxenochlorella protothecoides x symbiontica（UTEX 250-A）的缓慢、持续性NPQ进行了表征。Auxenochlorella基因组缺少光捕获复合体胁迫相关蛋白（Light-Harvesting Complex Stress Related，LHCSR），而LHCSR是介导NPQ中快速能量依赖型猝灭（qE）组分所需的两种蛋白之一。在Auxenochlorella中，缺失光系统II亚基S（Photosystem II Subunit S，PSBS）样基因（psbsl1）的突变体对NPQ没有影响，这表明该藻类缺乏经典的qE机制。我们鉴定出两种与动力学较慢的、依赖玉米黄质的猝灭（qZ）相关的候选酶：植物型紫黄质脱环氧化酶（Violaxanthin De-Epoxidase，VDE）和藻类型绿藻紫黄质脱环氧化酶（Chlorophycean Violaxanthin De-Epoxidase，CVDE）。强光并未诱导预期的紫黄质向玉米黄质的转化，而这一色素变化正是qZ的标志。缺失VDE（vde1）、CVDE（cvde1）或两种酶（vde1 cvde1）的突变体仍表现出缓慢且可逆的NPQ。然而，当Auxenochlorella的VDE1和CVDE1在VDE缺陷型本氏烟（Nicotiana benthamiana）突变体中表达时，两种酶均恢复了玉米黄质的生成和NPQ，证实它们在催化功能上均为有效的脱环氧化酶。综上，这些结果揭示出一种绿藻，其保留了两种功能完整且在进化上彼此不同的叶黄素循环酶，却并不依赖典型的叶黄素色素动态来实现光保护。这表明其生物学功能与脱环氧化酶活性相脱钩，并凸显了绿藻光保护机制中尚未被探索的多样性。

光合生物通过非光化学猝灭（non-photochemical quenching，NPQ）来保护自身免受过量光照的损害；这一过程能够将过剩的光能以热量的形式安全耗散。目前对NPQ的认识主要源自少数模式系统，因此，NPQ机制在整个绿色植物谱系中的普适性仍不明确。我们对绿藻Auxenochlorella protothecoides x symbiontica（UTEX 250-A）缓慢且持续的NPQ过程进行了表征。Auxenochlorella基因组缺失光捕获复合体胁迫相关蛋白（Light-Harvesting Complex Stress Related，LHCSR）；LHCSR是快速的能量依赖型猝灭（qE）这一NPQ组分所需的两种蛋白之一。缺失类光系统II亚基S（Photosystem II Subunit S，PSBS）基因的突变体（

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🏷️ 非光化学猝灭 紫黄质脱环氧化酶 叶黄素循环 绿藻 光合作用光保护