知乎上看到一个奇葩讨论，一群人把手机取消可拆卸电池设计当成厂商的阴谋，还被一堆人追捧，比如截图这位。
把取消可拆卸电池设计归咎于手机厂商为了利益诉求的选择是一件很奇怪的事儿。
手机厂商当然是为了赚更多的钱而生产产品，但不拆卸电池为什么就可以赚更多的钱呢？我没想明白。
所谓的不拆卸电池并不是电池真的换不掉，而是要到专业的售后去换，如果你只是因为电池不耐用而导致手机没法用，那么官方的或者第三方的换电池服务都很便宜。
至于说节省设计和生产费用就更奇怪了，可拆卸电池手机清一色塑料机，电池不拆卸之后，变成了金属机身，包括后来的金属机身+玻璃甚至是陶瓷背板，要比塑料贵多了。
iPhone13开始采用的那块CNC玻璃背板，据说成本就几十美元，换成可拆卸电池的塑料机，一年一两亿台的出货量，各位帮算算，可以多赚多少钱？
而日趋复杂的内部空间设计，要比传统可换电池时代难得多，也明显更贵了。
消费者有自己的利益诉求，但用这种明显违反客观现实的东西来引导消费者和厂商对立，除了恰点儿烂流量，没有其他意义。
电池不可拆卸的最根本历史背景并不是苹果取消了这一设计，而是手机向移动终端进化之后，无论是芯片耗能还是屏幕耗能，都在大幅度提升，更高的性能和功耗要求，需要更大的电池，而轻薄的机身设计要求，使得电池仓空间有限。
更大的电池需求和更小的电池仓体积，不可拆卸设计成为必然。
以我熟悉的小米为例，小米2依然是可拆卸电池设计，电池容量2000mAh，到了小米3换用不可拆卸电池设计之后，电池容量变成了3050mAh，再做可更拆卸电池设计，可行么？
不可行。
到了今天更是如此，比如现在主流的手机都是4500mAh电池，给你个可拆卸电池设计，容量可能就减到了3000甚至更低，电池拆卸更换是方便，但一块2000多mah的电池，能应对今天的手机续航要求么？
显然不能。
以及，如今各家越做越极致的散热设计，包括三防设计，都要求不可拆卸电池设计，那么我把散热和防水都取消了，给你可拆卸电池，你要不要？
另一个是高端手机对质感的追求，新材料的应用从结构上断送了可更换电池设计的可能。
现在主流的手机材质是金属中框+双面玻璃设计，这个设计最早是2010年iPhone4上采用的，2012年iPhone5s引入的一体金属机身设计也用了很久。
无论是双面玻璃设计，还是一体金属机身设计，都不支持可更换电池。
以及，成本都在大幅度提升。
我给你一个可拆卸电池设计，然后即便是5000+价位的机子，都给你换成塑料机，你要不要？
如果你代表消费者说YES，那么厂商要笑醒了，光这一块省下来的钱就很可观了。
以及，为了解决不可拆卸电池的充电问题，厂商们在快充上花了天价，到今天，120W的超级快充，光一颗充电头轻轻松松大几十块钱的成本。
为了适应快充，电池电芯的进化又是一个烧钱的过程。
无线充电，还是一个烧钱的过程。
按照你们说的，可换电池设计，这一块又要省下来多少钱？
#微博新知博主#
把取消可拆卸电池设计归咎于手机厂商为了利益诉求的选择是一件很奇怪的事儿。
手机厂商当然是为了赚更多的钱而生产产品，但不拆卸电池为什么就可以赚更多的钱呢？我没想明白。
所谓的不拆卸电池并不是电池真的换不掉，而是要到专业的售后去换，如果你只是因为电池不耐用而导致手机没法用，那么官方的或者第三方的换电池服务都很便宜。
至于说节省设计和生产费用就更奇怪了，可拆卸电池手机清一色塑料机，电池不拆卸之后，变成了金属机身，包括后来的金属机身+玻璃甚至是陶瓷背板，要比塑料贵多了。
iPhone13开始采用的那块CNC玻璃背板，据说成本就几十美元，换成可拆卸电池的塑料机，一年一两亿台的出货量，各位帮算算，可以多赚多少钱？
而日趋复杂的内部空间设计，要比传统可换电池时代难得多，也明显更贵了。
消费者有自己的利益诉求，但用这种明显违反客观现实的东西来引导消费者和厂商对立，除了恰点儿烂流量，没有其他意义。
电池不可拆卸的最根本历史背景并不是苹果取消了这一设计，而是手机向移动终端进化之后，无论是芯片耗能还是屏幕耗能，都在大幅度提升，更高的性能和功耗要求，需要更大的电池，而轻薄的机身设计要求，使得电池仓空间有限。
更大的电池需求和更小的电池仓体积，不可拆卸设计成为必然。
以我熟悉的小米为例，小米2依然是可拆卸电池设计，电池容量2000mAh，到了小米3换用不可拆卸电池设计之后，电池容量变成了3050mAh，再做可更拆卸电池设计，可行么？
不可行。
到了今天更是如此，比如现在主流的手机都是4500mAh电池，给你个可拆卸电池设计，容量可能就减到了3000甚至更低，电池拆卸更换是方便，但一块2000多mah的电池，能应对今天的手机续航要求么？
显然不能。
以及，如今各家越做越极致的散热设计，包括三防设计，都要求不可拆卸电池设计，那么我把散热和防水都取消了，给你可拆卸电池，你要不要？
另一个是高端手机对质感的追求，新材料的应用从结构上断送了可更换电池设计的可能。
现在主流的手机材质是金属中框+双面玻璃设计，这个设计最早是2010年iPhone4上采用的，2012年iPhone5s引入的一体金属机身设计也用了很久。
无论是双面玻璃设计，还是一体金属机身设计，都不支持可更换电池。
以及，成本都在大幅度提升。
我给你一个可拆卸电池设计，然后即便是5000+价位的机子，都给你换成塑料机，你要不要？
如果你代表消费者说YES，那么厂商要笑醒了，光这一块省下来的钱就很可观了。
以及，为了解决不可拆卸电池的充电问题，厂商们在快充上花了天价，到今天，120W的超级快充，光一颗充电头轻轻松松大几十块钱的成本。
为了适应快充，电池电芯的进化又是一个烧钱的过程。
无线充电，还是一个烧钱的过程。
按照你们说的，可换电池设计，这一块又要省下来多少钱？
#微博新知博主#
山中地下2400米，建在四川的全世界最深地下实验室，在研究什么
#暗物质##宇宙质量中暗物质占80%##科学[超话]##科技快讯##新闻看点##新星v计划#
随着人类科技发展的不断进步，人们对于宇宙之中的神秘物质逐渐有了一些认知。为了探测和研究这些神秘物质，人们往往会选择一些让人们意想不到的特殊环境和特殊位置来建造探测器和实验室。譬如，日本用来探测中微子的超级神冈探测器，就被修建于地下千米深的地底，而同样对中微子感兴趣的俄罗斯，则把探测实验室建造于贝加尔湖畔的水底。
我国作为强国之一，本着“科技兴国”的原则，自然也不会放过对于这些宇宙空间神秘物质的研究探测，试图从中找到一些关于宇宙和物理的未知规律，解开关于人类科技领域的未知面纱。为此，我国也在四川西昌的彝族自治州锦屏山地下2400米深处，建造了全世界最深的地下实验室。而这个实验室的研究对象，正是宇宙之中神龙不见首尾的暗物质。
那么，我们为什么要选择研究暗物质，又为什么要选在地下两千四百米深的地底来研究暗物质？暗物质有什么特别之处？
暗物质
我们首先来了解一番这个藏在地下两千四百米深处实验室的主要研究目标-暗物质。
暗物质是在基于星系自转曲线理论提出的一种物质，这种理论与爱因斯坦的引力波一样违背牛顿万有引力的观点，证实星系的质量从理论模型上来看与预期产生了巨大的差异，这些质量的差异就来源于星系之间所存在的许多人们观测不到的物质，这种物质广泛且大量地存在于宇宙之中，是宇宙物质的重要组成部分，可以随意构成任何一种已知物质。因此，这种神秘不可见的物质就被称为暗物质。
并且，这种暗物质占有宇宙全部物质总质量的八成以上，平均每天有几万亿个暗物质从人体穿身而过，人体却不会有任何感觉。有些被广泛认同的观点认为，组成这种暗物质的主要成分是一些能产生微弱互相作用的，有质量惰性粒子，或者一种非常轻的中性粒子。目前，人类对于暗物质的了解还十分有限，在人类的有限认知里，目前已经证实暗物质具有以下几个属性：
首先，暗物质是有质量的，这是人们发现暗物质参与引力的相互作用所得出的结论。但是人们还不能确定暗物质质量的具体数值和大小。其次，暗物质不参与电磁波的互相作用，与光子的相互作用也非常微弱，因此暗物质很暗，几乎不会散发任何光芒。
并且，暗物质的运动速度也远低于光速，是一种极冷极暗的物质，这导致暗物质的结构特性也十分稳定，不会产生太大的变化，与我们人类目前所认知的任何一种粒子都大相径庭，成功挑战基础的粒子物理标准模型。
暗物质探测之路
人们提出暗物质的猜想和理论最早是在上个世纪二十年代初，天文学家卡普坦最先在观察星系运动的过程之中，根据一些星系运动的异常现象，推测出星系周围可能存在不可见的物质，但未经证实。
在三十年代初期，同样作为天文学家的兹威基在研究狮子座附近一个星系团的过程之中，通过用光度学和动力学来分别测算星系团质量的时候，发现这两种测量方法得出的质量结果竟相差一百六十多倍。正式提出有关暗物质的猜想：暗物质有质量，却不发光，所以，利用动力学能测量到它，光度学却测量不到它。这个猜想也使得暗物质一词正式出现在学术论文之中，但兹威基并未对暗物质进行进一步研究。
直到三十年之后，另一位天文物理学家鲁宾对暗物质产生了浓厚的研究兴趣，在经过十余年的漫长观测和数据计算之后，针对暗物质进行了详细的描述和研究，通过银河系质量的“丢失”间接证实了暗物质的存在。
但直接证实暗物质的存在还是在这个世纪初才被得到正式的证实，2006年，一个天文研究团队通过X射线望远镜观测到星系团之中产生的一系列星系碰撞，在这个星系碰撞的过程之中，暗物质被分离出来，而这个观测证据由此打开了人们对暗物质的正式研究大门。
但是，无论是直接观测还是间接观测，都仅仅停留在“观测”阶段，要对暗物质进行研究，还需要切实的探测手段。而这些探测手段就需要一定的探测证据作为标准来证实暗物质的成功捕捉。目前公认的探测证据主要是通过对星系和宇宙辐射尺度这两大方面的探测来实现的。从星系来说，可以通过对星系团的运动和X射线以及引力透镜的观测来证实暗物质，从宇宙背景来说，可以通过研究宇宙微波辐射总量和宇宙总体结构尺度来推算暗物质。
当然，只要暗物质能与物质产生作用，我们就能够探测到它。只是这会对我们人类的科学技术和探测条件提出非常大的挑战和困难。目前主要有直接探测，间接探测和对撞机探测三种方式。
其中，前两种探测方式是通过对暗物质与其它物质产生作用所留下的痕迹进行间接或直接的探测。而最后一种粒子对撞机探测方式则是在粒子对撞实验里产生暗物质，但这种在粒子对撞之中产生的暗物质粒子很难被探测到，还是会产生暗物质不可见的特征。所以，现在一般都会将粒子对撞的探测方法与前两种直接或间接的探测方法相结合，才能达到最好的效果。
中国锦屏地下实验室
随着暗物质这个科学话题的逐渐热门，许多国家都针对暗物质实验进行布局，我国自然也不例外。2010年，中国第一个地下极深实验室-中国锦屏地下实验室正式投入使用，其2400米的深度荣登世界岩底最深实验室之名，正在开展针对暗物质的探测研究。
中国锦屏地下实验室，利用的是修建锦屏山水电站时挖的隧道改造而成，极深的地底位置能够有效屏蔽来自宇宙射线的干扰，使得暗物质探测器的探测结果更加精准，为了使抗干扰能力更加强悍，在暗高纯锗晶体物质探测器的外部，除了岩石还包裹着厚达半米的混凝土和厚达一米的聚乙烯，以及一层铅状物，就连中子都不得入内。
并且，这座地下实验室由于建造位置的便捷，研究人员只需要在地面就能够对地下实验室的探测设备进行控制，并对探测数据进行研究分析。而中国锦屏地下实验室主要通过两种探测方式对暗物质进行探测研究，分别是以清华研究组为代表的低温半导体探测器与上海交大的液氙探测器。
这两种探测器都是采用对暗物质与粒子发生碰撞引起的反冲核数据来证实暗物质的存在，用直接观测法来对暗物质进行研究，将世界暗物质的直接探测水平提高到一个全新高度。
目前，在对暗物质探测器进行研制改进的过程中，我国已经掌握了暗物质探测器的商业级制造技术，并通过精密的暗物质探测实验结果，排除了美国实验组给出了暗物质存在区域，缩小了暗物质的存在范围，为发现暗物质提供了更大可能性。
随着暗物质的研究成果不断的进步，我国已经不满足于单单对暗物质进行研究，而是要升级为能够研究中微子和核天体的物理实验室。为了满足实验需求，在2014年，锦屏地下实验室正式开启了扩建计划，这个扩建计划甚至被纳入了国家科技建设领域的“十三五规划”，即将升级成为地下极深极低辐射物理实验室，能够容纳更多的实验项目和实验团队。其面积将从四千立方米增加到三十万立方米，是一个绝佳的地底研究实验室。
暗物质的作用
那么，暗物质这种宇宙之中极其神秘的物质，究竟有什么用呢？
其实，现阶段人类对于宇宙的了解认知还十分有限，随着暗物质、暗能量、引力波、双缝干涉实验的证实，传统的物理模型似乎已不再适用于当前人们所认知的宇宙规则。
而暗物质的证实，除了能为我们修正和打开物理模型和天文物理的新视野，还能用以解释一些现今科学所不能解释的领域和现象：宇宙之中那些占比很高但却不为人所知的暗物质，有没有可能就是我们所认知的“灵魂”，“意识”或中医学，道教之中的“气”“道”？
如果人类科技的发展水平能够对暗物质进行肆意利用和转化，那么，也许人类科技可以少走很多弯路。我们不妨来大胆猜测一下，既然暗物质具备形成宇宙之中一切基本物质的条件，那么我们是否能够利用暗物质来造物，甚至“隔空取物”，意念交流？毕竟在电磁波刚被发现证实之时，人们也从未想过它有一天会将人类信息传播途径和方法抬升到一种全新的境界。
从哲学上来说，暗物质的存在从某种程度上也影响着科学主义至上理论，为目前广泛所为人认知的物质决定意识观点提出质疑，也许能够帮助人类理解意识的起源甚至“第六感”的本质，那么，人类的科技和进化将会达到一个全新的层次和维度。
所以，我国在地下两千四百米深建造的实验室，未来不仅是对暗物质进行研究，更是对所有宇宙之中无知的未知进行研究探索，并且，对于未知的探索也就是对于科学的探索，只有不断揭开未知，才能够超越自我，将认知完善拔高到一个全新的境界。
而这些探索和开发的科技成果，也有助于我们国家具备更高的科技水平和综合国力，同时，这些看似玄妙的科技成果，随着时间的推移终究会反哺并影响到千家万户的日常生活，给我们带来一个全新的世界。
#暗物质##宇宙质量中暗物质占80%##科学[超话]##科技快讯##新闻看点##新星v计划#
随着人类科技发展的不断进步，人们对于宇宙之中的神秘物质逐渐有了一些认知。为了探测和研究这些神秘物质，人们往往会选择一些让人们意想不到的特殊环境和特殊位置来建造探测器和实验室。譬如，日本用来探测中微子的超级神冈探测器，就被修建于地下千米深的地底，而同样对中微子感兴趣的俄罗斯，则把探测实验室建造于贝加尔湖畔的水底。
我国作为强国之一，本着“科技兴国”的原则，自然也不会放过对于这些宇宙空间神秘物质的研究探测，试图从中找到一些关于宇宙和物理的未知规律，解开关于人类科技领域的未知面纱。为此，我国也在四川西昌的彝族自治州锦屏山地下2400米深处，建造了全世界最深的地下实验室。而这个实验室的研究对象，正是宇宙之中神龙不见首尾的暗物质。
那么，我们为什么要选择研究暗物质，又为什么要选在地下两千四百米深的地底来研究暗物质？暗物质有什么特别之处？
暗物质
我们首先来了解一番这个藏在地下两千四百米深处实验室的主要研究目标-暗物质。
暗物质是在基于星系自转曲线理论提出的一种物质，这种理论与爱因斯坦的引力波一样违背牛顿万有引力的观点，证实星系的质量从理论模型上来看与预期产生了巨大的差异，这些质量的差异就来源于星系之间所存在的许多人们观测不到的物质，这种物质广泛且大量地存在于宇宙之中，是宇宙物质的重要组成部分，可以随意构成任何一种已知物质。因此，这种神秘不可见的物质就被称为暗物质。
并且，这种暗物质占有宇宙全部物质总质量的八成以上，平均每天有几万亿个暗物质从人体穿身而过，人体却不会有任何感觉。有些被广泛认同的观点认为，组成这种暗物质的主要成分是一些能产生微弱互相作用的，有质量惰性粒子，或者一种非常轻的中性粒子。目前，人类对于暗物质的了解还十分有限，在人类的有限认知里，目前已经证实暗物质具有以下几个属性：
首先，暗物质是有质量的，这是人们发现暗物质参与引力的相互作用所得出的结论。但是人们还不能确定暗物质质量的具体数值和大小。其次，暗物质不参与电磁波的互相作用，与光子的相互作用也非常微弱，因此暗物质很暗，几乎不会散发任何光芒。
并且，暗物质的运动速度也远低于光速，是一种极冷极暗的物质，这导致暗物质的结构特性也十分稳定，不会产生太大的变化，与我们人类目前所认知的任何一种粒子都大相径庭，成功挑战基础的粒子物理标准模型。
暗物质探测之路
人们提出暗物质的猜想和理论最早是在上个世纪二十年代初，天文学家卡普坦最先在观察星系运动的过程之中，根据一些星系运动的异常现象，推测出星系周围可能存在不可见的物质，但未经证实。
在三十年代初期，同样作为天文学家的兹威基在研究狮子座附近一个星系团的过程之中，通过用光度学和动力学来分别测算星系团质量的时候，发现这两种测量方法得出的质量结果竟相差一百六十多倍。正式提出有关暗物质的猜想：暗物质有质量，却不发光，所以，利用动力学能测量到它，光度学却测量不到它。这个猜想也使得暗物质一词正式出现在学术论文之中，但兹威基并未对暗物质进行进一步研究。
直到三十年之后，另一位天文物理学家鲁宾对暗物质产生了浓厚的研究兴趣，在经过十余年的漫长观测和数据计算之后，针对暗物质进行了详细的描述和研究，通过银河系质量的“丢失”间接证实了暗物质的存在。
但直接证实暗物质的存在还是在这个世纪初才被得到正式的证实，2006年，一个天文研究团队通过X射线望远镜观测到星系团之中产生的一系列星系碰撞，在这个星系碰撞的过程之中，暗物质被分离出来，而这个观测证据由此打开了人们对暗物质的正式研究大门。
但是，无论是直接观测还是间接观测，都仅仅停留在“观测”阶段，要对暗物质进行研究，还需要切实的探测手段。而这些探测手段就需要一定的探测证据作为标准来证实暗物质的成功捕捉。目前公认的探测证据主要是通过对星系和宇宙辐射尺度这两大方面的探测来实现的。从星系来说，可以通过对星系团的运动和X射线以及引力透镜的观测来证实暗物质，从宇宙背景来说，可以通过研究宇宙微波辐射总量和宇宙总体结构尺度来推算暗物质。
当然，只要暗物质能与物质产生作用，我们就能够探测到它。只是这会对我们人类的科学技术和探测条件提出非常大的挑战和困难。目前主要有直接探测，间接探测和对撞机探测三种方式。
其中，前两种探测方式是通过对暗物质与其它物质产生作用所留下的痕迹进行间接或直接的探测。而最后一种粒子对撞机探测方式则是在粒子对撞实验里产生暗物质，但这种在粒子对撞之中产生的暗物质粒子很难被探测到，还是会产生暗物质不可见的特征。所以，现在一般都会将粒子对撞的探测方法与前两种直接或间接的探测方法相结合，才能达到最好的效果。
中国锦屏地下实验室
随着暗物质这个科学话题的逐渐热门，许多国家都针对暗物质实验进行布局，我国自然也不例外。2010年，中国第一个地下极深实验室-中国锦屏地下实验室正式投入使用，其2400米的深度荣登世界岩底最深实验室之名，正在开展针对暗物质的探测研究。
中国锦屏地下实验室，利用的是修建锦屏山水电站时挖的隧道改造而成，极深的地底位置能够有效屏蔽来自宇宙射线的干扰，使得暗物质探测器的探测结果更加精准，为了使抗干扰能力更加强悍，在暗高纯锗晶体物质探测器的外部，除了岩石还包裹着厚达半米的混凝土和厚达一米的聚乙烯，以及一层铅状物，就连中子都不得入内。
并且，这座地下实验室由于建造位置的便捷，研究人员只需要在地面就能够对地下实验室的探测设备进行控制，并对探测数据进行研究分析。而中国锦屏地下实验室主要通过两种探测方式对暗物质进行探测研究，分别是以清华研究组为代表的低温半导体探测器与上海交大的液氙探测器。
这两种探测器都是采用对暗物质与粒子发生碰撞引起的反冲核数据来证实暗物质的存在，用直接观测法来对暗物质进行研究，将世界暗物质的直接探测水平提高到一个全新高度。
目前，在对暗物质探测器进行研制改进的过程中，我国已经掌握了暗物质探测器的商业级制造技术，并通过精密的暗物质探测实验结果，排除了美国实验组给出了暗物质存在区域，缩小了暗物质的存在范围，为发现暗物质提供了更大可能性。
随着暗物质的研究成果不断的进步，我国已经不满足于单单对暗物质进行研究，而是要升级为能够研究中微子和核天体的物理实验室。为了满足实验需求，在2014年，锦屏地下实验室正式开启了扩建计划，这个扩建计划甚至被纳入了国家科技建设领域的“十三五规划”，即将升级成为地下极深极低辐射物理实验室，能够容纳更多的实验项目和实验团队。其面积将从四千立方米增加到三十万立方米，是一个绝佳的地底研究实验室。
暗物质的作用
那么，暗物质这种宇宙之中极其神秘的物质，究竟有什么用呢？
其实，现阶段人类对于宇宙的了解认知还十分有限，随着暗物质、暗能量、引力波、双缝干涉实验的证实，传统的物理模型似乎已不再适用于当前人们所认知的宇宙规则。
而暗物质的证实，除了能为我们修正和打开物理模型和天文物理的新视野，还能用以解释一些现今科学所不能解释的领域和现象：宇宙之中那些占比很高但却不为人所知的暗物质，有没有可能就是我们所认知的“灵魂”，“意识”或中医学，道教之中的“气”“道”？
如果人类科技的发展水平能够对暗物质进行肆意利用和转化，那么，也许人类科技可以少走很多弯路。我们不妨来大胆猜测一下，既然暗物质具备形成宇宙之中一切基本物质的条件，那么我们是否能够利用暗物质来造物，甚至“隔空取物”，意念交流？毕竟在电磁波刚被发现证实之时，人们也从未想过它有一天会将人类信息传播途径和方法抬升到一种全新的境界。
从哲学上来说，暗物质的存在从某种程度上也影响着科学主义至上理论，为目前广泛所为人认知的物质决定意识观点提出质疑，也许能够帮助人类理解意识的起源甚至“第六感”的本质，那么，人类的科技和进化将会达到一个全新的层次和维度。
所以，我国在地下两千四百米深建造的实验室，未来不仅是对暗物质进行研究，更是对所有宇宙之中无知的未知进行研究探索，并且，对于未知的探索也就是对于科学的探索，只有不断揭开未知，才能够超越自我，将认知完善拔高到一个全新的境界。
而这些探索和开发的科技成果，也有助于我们国家具备更高的科技水平和综合国力，同时，这些看似玄妙的科技成果，随着时间的推移终究会反哺并影响到千家万户的日常生活，给我们带来一个全新的世界。
【匡廷云团队首次解析光合作用“绿巨人”空间结构】光合作用是地球生物安全而又高效地获取太阳能量的主要途径。在植物中，运行光合作用的场所——光合膜有着复杂而精细的结构。
北京时间2021年12月9日凌晨0时，《自然》以长文形式在线发表了中国科学院植物研究所（以下简称植物所）匡廷云院士团队与浙江大学张兴团队联合完成的突破性研究成果https://t.cn/A6xjFl8p。
他们首次解析了大麦中一个包含55个蛋白亚基的叶绿体超分子复合体的高分辨率空间结构，是目前最大的已获得高分辨率结构的高等植物叶绿体超分子复合体，并首次揭示了光合膜上这个“绿巨人”的组装原理。
解析“大块头”的精细结构
“光合作用中光能的吸收、传递和转换发生在光合膜上，是由光合膜上具有一定分子排列和空间构像的蛋白质超分子复合体完成的。”中国科学院院士匡廷云在接受《中国科学报》采访时说，光合膜上有光系统Ⅰ和光系统Ⅱ等多个超分子复合体，是光能高效吸收、传递和转化的场所。
该研究首次解析的“绿巨人”就是由其中多个超分子复合体进一步组装而成的。论文通讯作者、植物所研究员韩广业告诉《中国科学报》，此前研究已经得知该复合体由三个大基团组成，是一个庞大而复杂的结构。但其具体组成和精细结构尚不清楚。
匡廷云解释说，光合作用的电子传递在光合膜上有两种类型，一种是线性电子传递，另一个是围绕光系统Ⅰ的环式电子传递。
环式电子传递是光能转化途径之一，也调控着二氧化碳的高效固定。而该超分子复合体就与环式电子传递链有密切关系。搞清楚“绿巨人”的精细结构对理解光合作用光能转化调控机理有着非常重要的理论意义。
“国际上有几个先进的研究团队在做这项研究。这次我们首先发表了它的高分辨率结构，得益于长期坚持不懈的努力。”匡廷云说。
韩广业告诉《中国科学报》，像“绿巨人”这么大的超分子复合体很难获得，要想获得它的结构并不容易。经过多年实验，他们最终分离提纯到该超分子复合体，并利用冷冻电镜“看”到了它的高分辨率结构。
论文共同第一作者、植物所研究员王文达介绍，大麦光系统Ⅰ—NDH复合体由2个光系统Ⅰ亚复合体、1个NDH亚复合体及一个未知蛋白USP组成，共包含55个蛋白亚基、298个叶绿素分子、67个类胡萝卜素分子和25个脂分子，总分子量约1.6 MDa。其中，NDH是一个类还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶复合体。
“这是目前最大的已获得高分辨率结构的高等植物叶绿体超分子复合体。”匡廷云说。
揭示环式光电子传递的结构基础
在获得了大麦光系统I（PSI）—NDH复合体高分辨率结构之后，该团队进一步解析了复合体中各个基团之间的相互作用和组装原理。
论文第一作者、植物所已毕业博士研究生沈亮亮介绍，光合作用光反应过程是在一系列镶嵌在光合膜上的蛋白质超分子复合体中进行的，通过光驱动光系统II和光系统I反应中心的电荷分离及光合电子传递，将光能转化为化学能，形成ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）和还原力NADPH，用于暗反应中的二氧化碳固定。光系统I和光系统II催化两种类型光合电子传递，分别为环式电子传递和线性电子传递。
通过光诱导水裂解产生的电子依次经过光系统II、细胞色素b6f和光系统I，最后形成还原力NADPH，这样的电子传递方式称为线性电子传递。在这个过程中，质子被泵入类囊体囊腔中，产生跨膜质子梯度来驱动ATP合酶合成ATP。
沈亮亮说，如果电子经过光系统I后没有形成还原力NADPH，而是返回到质体醌库和细胞色素b6f中，并继续返回到光系统I上，这种围绕PSI进行的电子传递方式称为环式电子传递。这一过程仅产生跨膜质子梯度并形成ATP，而不产生还原力NADPH。
韩广业解释说，围绕光系统I的环式电子传递在调节植物光合作用中ATP/NADPH 的比例、满足二氧化碳固定、各种生理反应需求和调节光合生物响应环境变化等方面具有重要作用。
而NDH介导的围绕光系统I的环式电子传递是光合环式电子传递的主要途径之一，对维持光合固碳过程中ATP的供应及逆境胁迫条件下类囊体膜基质氧化还原状态具有重要功能。
他们的研究首次揭示了光系统I中两个特殊天线亚基的精确位置和结构特点，其介导了光系统I与NDH之间的相互作用；首次揭示了10个高等植物叶绿体特有的NDH亚基的精确位置和结构特点，这些新亚基与NDH的膜内亚基相互作用，对维持该超分子复合物的稳定有着重要的功能。
“我们解析的大麦光系统Ⅰ—NDH复合体高分辨率结构，揭示了高等植物叶绿体PSⅠ—NDH复合体介导环式光合电子传递调控的结构基础。”匡廷云说。
为提高光合效率提供新思路
匡廷云团队长期关注光合作用机理研究。她告诉《中国科学报》，这项研究结果不仅对深入理解环式光合电子传递调控的机制有重要意义，而且还帮助理解被子植物在进化过程中如何适应陆生光环境具有重要意义。
她说，进化史上，植物登陆前生活在海水中，光线会随着水深的增加而逐渐减弱，水生生物的光合作用“善于”捕捉各种光强的光线，以充分吸收和利用太阳光能。然而，随着被子植物登陆，生活环境发生了巨大变化，其中一个显著变化就是光照变强了。于是，光合膜适应陆生环境，进化出抗强光照射的光保护机制，这使得被子植物得以生存下来。
匡廷云指出，光合生物的光系统是不尽相同的。大麦是一种高等植物，因此，大麦光系统Ⅰ—NDH复合体的空间结构有典型性，同时也能为研究其他植物的叶绿体超分子复合体提供参考。
“大麦既是一种粮食作物，也是一种饲草作物。”匡廷云说，这项研究对提高饲草及作物光能转化、二氧化碳固定效率及抗逆能力具有重要指导意义。
韩广业说，了解了光系统Ⅰ—NDH复合体的空间结构之后，就可以利用合成生物学技术，构建新型高效的光合膜电子传递线路，优化光合膜能量传递途径，为打造高光效和高固碳光合元件和模块提供新思路。
“大麦的基因组图谱是很清楚的，所以这项研究也为设计高产和高抗逆性的优质饲草及作物提供了新的技术路线。”匡廷云说。https://t.cn/A6xYDL1C
北京时间2021年12月9日凌晨0时，《自然》以长文形式在线发表了中国科学院植物研究所（以下简称植物所）匡廷云院士团队与浙江大学张兴团队联合完成的突破性研究成果https://t.cn/A6xjFl8p。
他们首次解析了大麦中一个包含55个蛋白亚基的叶绿体超分子复合体的高分辨率空间结构，是目前最大的已获得高分辨率结构的高等植物叶绿体超分子复合体，并首次揭示了光合膜上这个“绿巨人”的组装原理。
解析“大块头”的精细结构
“光合作用中光能的吸收、传递和转换发生在光合膜上，是由光合膜上具有一定分子排列和空间构像的蛋白质超分子复合体完成的。”中国科学院院士匡廷云在接受《中国科学报》采访时说，光合膜上有光系统Ⅰ和光系统Ⅱ等多个超分子复合体，是光能高效吸收、传递和转化的场所。
该研究首次解析的“绿巨人”就是由其中多个超分子复合体进一步组装而成的。论文通讯作者、植物所研究员韩广业告诉《中国科学报》，此前研究已经得知该复合体由三个大基团组成，是一个庞大而复杂的结构。但其具体组成和精细结构尚不清楚。
匡廷云解释说，光合作用的电子传递在光合膜上有两种类型，一种是线性电子传递，另一个是围绕光系统Ⅰ的环式电子传递。
环式电子传递是光能转化途径之一，也调控着二氧化碳的高效固定。而该超分子复合体就与环式电子传递链有密切关系。搞清楚“绿巨人”的精细结构对理解光合作用光能转化调控机理有着非常重要的理论意义。
“国际上有几个先进的研究团队在做这项研究。这次我们首先发表了它的高分辨率结构，得益于长期坚持不懈的努力。”匡廷云说。
韩广业告诉《中国科学报》，像“绿巨人”这么大的超分子复合体很难获得，要想获得它的结构并不容易。经过多年实验，他们最终分离提纯到该超分子复合体，并利用冷冻电镜“看”到了它的高分辨率结构。
论文共同第一作者、植物所研究员王文达介绍，大麦光系统Ⅰ—NDH复合体由2个光系统Ⅰ亚复合体、1个NDH亚复合体及一个未知蛋白USP组成，共包含55个蛋白亚基、298个叶绿素分子、67个类胡萝卜素分子和25个脂分子，总分子量约1.6 MDa。其中，NDH是一个类还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶复合体。
“这是目前最大的已获得高分辨率结构的高等植物叶绿体超分子复合体。”匡廷云说。
揭示环式光电子传递的结构基础
在获得了大麦光系统I（PSI）—NDH复合体高分辨率结构之后，该团队进一步解析了复合体中各个基团之间的相互作用和组装原理。
论文第一作者、植物所已毕业博士研究生沈亮亮介绍，光合作用光反应过程是在一系列镶嵌在光合膜上的蛋白质超分子复合体中进行的，通过光驱动光系统II和光系统I反应中心的电荷分离及光合电子传递，将光能转化为化学能，形成ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）和还原力NADPH，用于暗反应中的二氧化碳固定。光系统I和光系统II催化两种类型光合电子传递，分别为环式电子传递和线性电子传递。
通过光诱导水裂解产生的电子依次经过光系统II、细胞色素b6f和光系统I，最后形成还原力NADPH，这样的电子传递方式称为线性电子传递。在这个过程中，质子被泵入类囊体囊腔中，产生跨膜质子梯度来驱动ATP合酶合成ATP。
沈亮亮说，如果电子经过光系统I后没有形成还原力NADPH，而是返回到质体醌库和细胞色素b6f中，并继续返回到光系统I上，这种围绕PSI进行的电子传递方式称为环式电子传递。这一过程仅产生跨膜质子梯度并形成ATP，而不产生还原力NADPH。
韩广业解释说，围绕光系统I的环式电子传递在调节植物光合作用中ATP/NADPH 的比例、满足二氧化碳固定、各种生理反应需求和调节光合生物响应环境变化等方面具有重要作用。
而NDH介导的围绕光系统I的环式电子传递是光合环式电子传递的主要途径之一，对维持光合固碳过程中ATP的供应及逆境胁迫条件下类囊体膜基质氧化还原状态具有重要功能。
他们的研究首次揭示了光系统I中两个特殊天线亚基的精确位置和结构特点，其介导了光系统I与NDH之间的相互作用；首次揭示了10个高等植物叶绿体特有的NDH亚基的精确位置和结构特点，这些新亚基与NDH的膜内亚基相互作用，对维持该超分子复合物的稳定有着重要的功能。
“我们解析的大麦光系统Ⅰ—NDH复合体高分辨率结构，揭示了高等植物叶绿体PSⅠ—NDH复合体介导环式光合电子传递调控的结构基础。”匡廷云说。
为提高光合效率提供新思路
匡廷云团队长期关注光合作用机理研究。她告诉《中国科学报》，这项研究结果不仅对深入理解环式光合电子传递调控的机制有重要意义，而且还帮助理解被子植物在进化过程中如何适应陆生光环境具有重要意义。
她说，进化史上，植物登陆前生活在海水中，光线会随着水深的增加而逐渐减弱，水生生物的光合作用“善于”捕捉各种光强的光线，以充分吸收和利用太阳光能。然而，随着被子植物登陆，生活环境发生了巨大变化，其中一个显著变化就是光照变强了。于是，光合膜适应陆生环境，进化出抗强光照射的光保护机制，这使得被子植物得以生存下来。
匡廷云指出，光合生物的光系统是不尽相同的。大麦是一种高等植物，因此，大麦光系统Ⅰ—NDH复合体的空间结构有典型性，同时也能为研究其他植物的叶绿体超分子复合体提供参考。
“大麦既是一种粮食作物，也是一种饲草作物。”匡廷云说，这项研究对提高饲草及作物光能转化、二氧化碳固定效率及抗逆能力具有重要指导意义。
韩广业说，了解了光系统Ⅰ—NDH复合体的空间结构之后，就可以利用合成生物学技术，构建新型高效的光合膜电子传递线路，优化光合膜能量传递途径，为打造高光效和高固碳光合元件和模块提供新思路。
“大麦的基因组图谱是很清楚的，所以这项研究也为设计高产和高抗逆性的优质饲草及作物提供了新的技术路线。”匡廷云说。https://t.cn/A6xYDL1C
✋热门推荐