光合作用为地球上几乎所有生命体提供赖以生存的物质和能量，基于结构的光合作用机理研究不仅具有重要的理论意义，同时也将为解决能源、粮食、环境等问题提供具有启示性的方案。植物光合作用的原初反应是从光系统II开始的，该复合物中包含了天线系统、反应中心系统以及一个能在常温常压下裂解水释放氧气的放氧中心。解析植物光系统II神秘而复杂的精细结构将有助于理解该超分子机器的工作原理，也是结构生物学研究领域中多年来一直追求的热点和难点课题，并且是光合作用研究领域中众所期盼的一个超大膜蛋白-色素复合体三维结构。
该研究团队通过联合三个课题组的优势科研力量并发挥各自的特长，团结奋战，通过单颗粒冷冻电子显微镜技术，首次揭示了菠菜PSII-LHCII超级复合物的总体结构特征和各亚基的排布规律。研究结果解析了菠菜PSII核心复合物与其外周的主要捕光复合物LHCII三聚体，次要捕光复合物CP29和CP26之间相互装配和识别的机制和位点。并且，在对菠菜PSII-LHCII超级复合物内部高度复杂的色素网络进行深入分析的基础上，发现了LHCII、CP29以及CP26向核心天线复合物CP43或CP47传递能量的途径。同时，还对于在光保护过程中发挥作用的潜在能量淬灭位点进行了定位。研究结果对于进一步在分子水平理解PSII-LHCII超级复合物中的能量传递时间动力学和光保护机理具有重要意义。
在该项研究中，上海设施电镜分析系统为其提供了充足的机时支持和技术支撑。由于PSII-LHCII样品制备难度大，好的样品难以重复，且其中一个朝向的颗粒衬度差，需要做大量的前期样品筛选工作。电镜分析系统在样品筛选和前期数据收集过程中起到重要的作用，该研究团队在设施的电镜上筛选了约20个PSII-LHCII样品，并且收集到了约3500张电镜照片，对于优化样品和提高分辨率增强了信心，为进一步的突破奠定了基础。
电镜分析系统自开放运行以来，累计服务用户课题超过160个，为多项国家科技战略先导专项、973和863项目等提供科研保障和技术支撑。截至2016年5月，蛋白质设施用户已经在Nature、Nature子刊、PNAS等国际著名期刊上发表了超过7篇文章，为各领域科学研究起到重要的推动作用。电镜分析系统现在正全面开放运行。（生化与细胞所）
菠菜PSII-LHCII复合物整体结构（侧面观）
蛋白质亚基显示为彩色圆柱状卡通模型，色素分子等辅因子显示为球棍模型。视角为沿着膜平面，腔侧朝上，而基质侧朝下。
