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中国科学技术大学官方公众号7月29日发布消息，该校生命科学与医学部张凯教授团队联合荷兰阿姆斯特丹自由大学Roberta Croce教授、安徽医科大学第一附属医院高新院区朱家鹏教授，在国际学术期刊《自然》（Nature）上发表了题为《In situ structures of plant photosystem supercomplexes》的研究成果。这是2026年至今中国科大以第一署名及通讯单位在Nature、Science、Cell三大国际顶尖刊物上发表的第11篇成果，也是张凯团队年内第2篇《自然》论文。研究团队直接冷冻和成像完整水稻叶绿体，在保留类囊体膜天然脂质环境的条件下，首次解析了光合作用核心复合物——光系统II、光系统I及其外围捕光复合体的高分辨率原位结构。通过这一技术突破了传统体外提纯研究无法还原天然膜环境的局限，团队揭示了植物如何通过类囊体膜堆叠形成“超分子组装体”来实现高效光能捕获与电子传递，并阐明了维持膜堆叠的关键蛋白-脂质相互作用细节。该发现从分子层面解释了植物在弱光下能高效利用太阳能、在强光下又能快速耗散多余能量的机制，为设计人工光合系统、提高作物光能转化效率提供了结构模板。研究还指出，类囊体膜的堆叠程度与光合效率直接相关，未来可通过基因编辑调控相关蛋白，实现作物光能利用率的定向改良。