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微藻作为生物柴油的原材料近年来越来越受到大家的关注，但是微藻生物柴油实现产业化生产还存在着许多问题。氮元素缺乏是诱导微藻油脂积累的胁迫因子之一。本文以小球藻为材料，研究缺氮条件下微藻油脂的积累及光合活性的响应，探讨油脂的积累和光合活性变化之间的关系;同时以莱茵衣藻Chlamydomonas reinhardtii为材料研究缺氮诱导微藻油脂积累的能量来源及钙信号的调控机制。研究内容及结果如下: 1、缺氮诱导小球藻Chlorella sp.C2积累油脂，同时光合系统受到损伤，叶绿素含量、最大叶绿素荧光(Fv/Fm)、稳态光合放氧和呼吸耗氧速率降低。 2、进一步地发现，四株小球藻Chlorella sorokiniana C1，Chlorella sp.C2，Chlorellasorokiniana C3，Chlorella sorokiniana C7缺氮诱导产油过程中，油脂含量与最大叶绿素荧光(Fv/Fm)呈显著性负相关。从而建立了一种快速无损伤地确定微藻收获时间的方法:对于一株产油微藻缺氮培养，在实验室条件下建立油脂含量与Fv/Fm之间相关性方程，获得油脂达到饱和时的Fv/Fm范围。同一株微藻在大规模培养条件下，缺氮诱导后每天测定Fv/Fm，当达到既定的Fv/Fm范围时即为微藻的收获时间。 3、尽管油脂的合成是储能过程，但是合成的过程仍然需要ATP提供动力。我们以小球藻Chlorella sorokiniana C3及模式绿藻Chlamydomonas reinhardtii野生型137AH和突变株pgrl1为材料，研究缺氮条件下油脂合成的ATP来源。结果表明围绕着PSI的环式电子传递速率上升，位于类囊体膜上的ATP酶活性增强。而且，与莱茵衣藻野生型相比，突变株的油脂合成受到抑制。同时野生型的环式电子传递速率升高，而突变株却降低。因此我们得出环式电子传递为油脂的合成提供ATP。 4、进一步研究Ca2+是否在上述过程中起调控机制。结果表明缺氮条件下，胞内钙离子浓度升高产生该信号。钙离子结合蛋白钙调素(calmodulin，CaM)活性增强，位于叶绿体上的钙信号感应蛋白(Ca2+ sensor，CAS)蛋白表达量升高。而且，CAS调控PGRL1介导的环式电子传递，这一过程依赖钙离子的参与。因此，我们得出胞内钙离子通过CaM和CAS转导钙信号进入叶绿体，增强PGRL1介导环式电子传递，产生跨膜质子梯度驱动ATP酶合成ATP，为油脂合成提供动力。因此，Ca+介导的光合作用环式磷酸化为缺氮诱导的微藻油脂生物合成过程提供能量。