山东大学微生物技术国家重点实验室、山东大学海洋生物技术研究中心与荷兰莱顿大学的研究人员合作，首次在纳米尺度上直接观察到了单细胞红藻——紫球藻（Porphyridium purpureum）天然状态下藻胆体的三维形貌及其在类囊体膜上的排列方式。这项成果对于阐明光合作用的机制、进化以及在生物医学检测中的应用具有重要意义。研究以封面文章形式发表于国际知名期刊《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）。

该文章的通讯作者是山东大学微生物技术国家重点实验室的张玉忠教授。张教授早年毕业于山东师范大学生物系，曾先后在美国威斯康星州立大学（高级访问学者）、俄亥俄州立大学、加州大学洛杉矶分校、夏威夷大学、华盛顿大学西雅图分校进行学术访问。其主要研究方向包括海洋微生物学与海洋微生物技术，以及深远海微生物资源的多样性、重要生命过程与环境响应。

长期以来，国内外主要利用透射电子显微镜技术研究藻胆体的结构，但透射电镜只能提供二维图像。张玉忠教授课题组的刘鲁宁等人采用原子力显微镜技术，首次在纳米尺度上直接观察到了紫球藻天然状态下藻胆体的三维形貌（尺寸约为64×42×28 nm，长×宽×高），并揭示了其在类囊体膜上的排列规律。研究发现，紫球藻藻胆体在类囊体膜上的排列格式具有多样性，且各种排列中藻胆体之间均非常拥挤。此外，张玉忠教授与荷兰莱顿大学的Thijs J. Aartsma教授等合作，利用单分子光谱技术发现，强光下紫球藻通过藻胆体内部能量传递的解偶联来实现过多光能的耗散，从而避免对光系统II的损伤。基于这些结果，研究人员提出了红藻中新的能量耗散机制模型。相关成果还发表在《公共科学图书馆·综合》（PLOS ONE, 2008, 3(9): e3134）上。

藻胆体是蓝藻（蓝细菌）和红藻光合作用的主要捕光色素蛋白复合物，由藻胆蛋白和连接蛋白组成，分布于类囊体膜表面，负责吸收光能并主要传递给光系统II，实现光能向化学能的转变。藻胆蛋白与藻胆体的结构与功能研究，对于理解光合作用的机制、进化及其在生物医学检测中的应用具有重要的科学价值。