编者按：习近平总书记指出，“科学普及是实现创新发展的重要基础性工作”。为助力高水平科技自立自强，中国科协科普部联合光明网推出“院士高端科普”栏目，邀请各领域院士就我国当下热点科技问题给予权威解答，服务引导更多科技工作者提升科研科普能力，促进全民科学素质提升，为科技强国建设贡献科普力量。#千万IP创科普

在浩瀚的科学宇宙中，每一项细微的发现都可能引领一场技术革命，正如光合膜蛋白的研究，在看似微不足道的分子层面，却蕴藏着推动农业革新、能源转换与环境保护的巨大潜力。研究光合作用机理及其人工模拟，对解决人类社会可持续发展所面临的能源、环境和粮食等问题都有重大战略意义。

光合膜蛋白，这些神奇的分子，镶嵌在叶绿体的类囊体膜上，如同自然界的魔术师，将太阳能转化为生物能，滋养着地球上的万物生灵，维系着地球上几乎所有生命的存续。然而，这一光合作用过程的复杂性与高效性，长久以来都是科学家们试图解开的谜团。

光合膜蛋白创新团队的历史可以追溯到半个多世纪之前，著名植物生理学泰斗——汤佩松先生开启了我国植物光合作用和呼吸作用的研究。在汤先生的领导下，匡廷云开始踏入光合作用科研的征程。自踏入这一领域起，匡廷云便将目光聚焦于光合膜蛋白——这一光合作用中的核心组件，她深知，解开其结构与功能的秘密，将是打开光合作用高效转化之门的钥匙。

1986年秋，在汤先生书房，匡廷云同结构生物物理学家梁栋材、常文瑞召开了中国光合膜蛋白“世纪之约”决定由植物所从生化入手、生物物理所从结构入手，通过学科交叉，共同开展光合膜蛋白结构与功能的研究。研究过程中，匡廷云团队面临了无数挑战。光合膜蛋白的微小尺寸与高度动态性，使得其结构与功能的解析异常困难。为了获取更精准的数据，匡廷云常常亲自深入实验一线，与团队成员一起熬夜分析数据，反复验证实验结果。这一研究，就是5年，但项目仍迟迟没有突破。

1997年，我国制定了国家重点基础研究发展计划即“973”计划。匡廷云牵头的“光合作用高效光能转化机理及其在农业中的应用”项目，从200多个申报项目中脱颖而出，成为首批10个项目之一，匡廷云则是首席科学家中唯一的女性。历经几年，光合作用973项目终于取得重大突破，首次在原子水平上解析菠菜主要捕光复合物晶体结构。这也是国际上第一次在原子水平上解析的高等植物光合膜蛋白色素蛋白复合体，国际同行们评价为“国际光合作用研究领域的重大突破”。

光合作用的效率提升，直接关系到作物的产量与品质，对于保障国家粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。匡廷云团队的研究成果，不仅深化了我们对光合作用机制的理解，更为作物育种、农业节水节肥等领域提供了科学依据。通过优化光合膜蛋白的结构与功能，提高作物的光能利用效率，团队成功培育出了一系列高产、抗逆的作物新品种，为农业生产带来了显著的效益。

匡廷云团队利用当时有限的科研条件，巧妙地设计了一系列实验，通过生物化学、分子生物学与物理学等多学科的交叉融合，逐步揭示了光合膜蛋白的复杂结构特征及其在光合作用中的具体作用机制。这一过程中，她不仅展现了卓越的科研才能，更体现了跨学科合作的智慧与魅力。

如今，匡廷云虽已步入职业生涯的后期，但她对科研的热爱与追求从未减退，依然活跃在科研一线，不断探索光合膜蛋白的新奥秘，为人类的可持续发展贡献着自己的力量。正如她所说：“小分子铸就大未来，光合膜蛋白的研究虽然微观，但其影响却是深远的。我愿用一生的时间，去追寻那束照亮未来的光”。在她的带领下，光合膜蛋白的研究将继续向前推进，为人类探索自然、改造自然、造福社会提供更加强大的科技支撑。

（根据中国科学院院士、欧亚科学院院士匡廷云在2024年逆境生物学与粮食安全博士后学术交流活动中的报告整理）

来源: 科学报国正当时

内容资源由项目单位提供