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光合作用是地球上最重要的生命活动，分为光反应和暗反应两个阶段。放氧光合生物通过光合反应产生氧气，供给到大气中，同时产生还原力和能量ATP用于光合作用暗反应，产生碳水化合物，为生命体提供能量。光合细菌，藻类和高等植物都能进行光合作用，其中又以高等植物的光合作用最为复杂。在高等植物中，光合作用这个复杂的生物化学反应是在叶绿体中进行的，其中光反应发生在类囊体膜上，由四种主要的膜蛋白复合物共同组成光反应的电子传递链，合力完成光合作用的光反应，这四种膜蛋白复合物包括两个光系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ，以及ATP合酶和细胞色素b6f复合物。高等植物的两个光系统都由捕光天线和反应中心共同组成，在光系统Ⅱ中，捕光蛋白捕获太阳光能后，经过蛋白质-色素复合物的传递，在反应中心发生电荷分离。这些蛋白质-色素复合物就是捕光蛋白，主要有LHCⅡ，CP29，CP26和CP24。其中LHCⅡ含量最多，称为主要捕光复合物，其他的统称为次要捕光复合物。 光能对于光合作用无疑是必需的，但是当植物捕获的光能大于其自身所能利用的极限时，植物就会受到光损伤，此时植物就需要耗散掉多余的能量，从而达到植物体内能量的平衡，避免植物自身受到损伤，这个过程称为光保护。快速可逆的能量依赖的淬灭(qE)就是植物光保护中最重要也是最快速的能量耗散过程。而qE的发生要依赖四个非常重要的因素:跨类囊体膜的△pH，叶黄素循环类胡萝卜素zeaxanthin(Zea)，LHC捕光天线和PsbS蛋白。在发生qE的植株中，类囊体膜腔侧的pH降低会抑制Zea-环氧化酶(ZE)的活性同时激活Vio-去环氧化酶(VDE)，将原本结合在捕光天线蛋白内部的violaxanthin(Vio)转变成Zea。而Zea能使得叶绿素中的能量流向自身，进而通过热能的形式把能量耗散出去，来保护植物免受光损伤。 结合Zea的捕光蛋白对于植物的光保护功能有着重要的作用。而LHCⅡ是地球上含量最多的蛋白质，也是植物光合作用中最重要的捕光蛋白。正常光照条件下，LHCⅡ结合的类胡萝卜素包括Vio，使之能够最大程度的捕获光能，用于光反应;而当植物处于光饱和状态时，此时吸收的光能已经超过了植物所需要的极限，必须要降低植物捕获光能的能力并耗散掉多余的能量，此时LHCⅡ上结合的Vio会转变成Zea，从而行使光保护功能。 已经解析了晶体结构的植物LHCⅡ中结合的都是Vio，目前没有结合Zea的捕光天线的结构被报道。为了更清楚的了解植物体内光合作用系统中能量的传递方式以及植物的光保护机制，我们利用敲除了ZE基因的拟南芥突变株N2N4模拟植株光保护时所产生的状态，得到Zea-LHCⅡ的膜蛋白样品，并建立了从突变株N2N4中提取和纯化Zea-LHCⅡ的成熟方案，经过高效液相色谱和光谱分析，我们验证了获得的LHCⅡ样品以及得到的蛋白晶体中都含有Zea，且不结合Vio。目前我们已经得到分辨率为3.45(A)的Zea-LHCⅡ的晶体结构。现阶段的分辨率还不足以区分不同类胡萝卜素，下一步，我们将进一步优化蛋白结晶条件，从而获得更高质量的晶体。