“Nature∣光合作用在皮秒级的时间尺度上重新连接”
文献信息： 
Tomi K. Baikie, Laura T. Wey, Joshua M. Lawrence, Hitesh Medipally, Erwin Reisner, Marc M. Nowaczyk, Richard H. Friend, Christopher J. Howe, Christoph Schnedermann, Akshay Rao, & Jenny Z. Zhang.
https://10.1038/s41586-023-05763-9
Nature 影响因子：69.504
背景介绍
光系统II和I（PSII，PSI）是驱动光合作用的光反应中心；PSII驱动水的氧化，PSI进一步对收获的光能进行转化。光合系统激发了广泛的生物、人工和生物杂交技术来“重新连接”光合作用，以实现更高的生物量转换和新的反应途径。以往的方法主要集中在光系统的末端电子受体上的电荷提取。如果可以在更早的光合过程中提取电子，则可获取更多的能量；然而这通常被认为是不可能的。
在这里，作者利用超快瞬态吸收光谱，直接从光激发的光系统II和I处提取电子。
这一研究结果挑战了先前的模型，即光激发反应中心在光系统蛋白折叠内绝缘。这一研究为研究生物技术和半人工光合作用的光合作用重连接开辟了新的途径。
图文解读
图1 外源性电子介质在活细胞中作用于皮秒级时间尺度
（a）Synechocystis sp. PCC 6803的亮场显微镜观察。
（b）细胞内类囊体膜的示意图。
（c）一个简化的光合电子传递链的示意图。
该链从PSII开始，其中一对被称为P680的特殊叶绿素被直接或通过其他叶绿素的能量转移光激发到P680*。与初级电子受体非叶绿素（Ph）[P680+⋅-Ph−]形成的初始电荷分离态，其寿命为10-30ps驱动水氧化。提取的电子通过末端质体醌QA和QB退出PSII。电子沿着链穿梭，第一步扩散步骤大约为10 ms。电子被PSI接收，在进一步的光输入下，P700被光激发到P700*，与主电子受体叶绿素A0[P700+⋅-A0−]形成，其寿命约为1-3ps。电子通过末端铁硫团簇FA和FB退出PSI。这些电子在铁氧还蛋白（Fd）中穿梭，大约需要500 ns。然后进入不同的途径，包括卡尔文-本森循环。随着电子介质DCBQ（橙色圆圈）的加入，形成了一个新的电子转移途径（橙色箭头）
（d-e）野生型细胞（d）和添加了DCBQ的野生型细胞（e）的超快TA光谱图谱。
图2 醌类电子介质对野生型细胞的作用
（a）通过PSII和PSI还原早期DCBQ的机制示意图。
（b）Synechocystis细胞、还原性DCB1和中性
（c）DCBQ、DMBQ、PPBQ和DCMU的寿命变化。
图3 DCBQ对只有一种光系统的转基因细胞的作用
（a）分析的无光系统突变体的示意图，顶部为缺乏PSⅠ，底部为缺乏PSⅡ。
（b）在450 nm激发的突变细胞−2和20 ps之间的TA光谱。
（c）通过对无光系统细胞的全局分析和添加DCBQ后确定的寿命。
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