小球藻因具有较高的生长速率及脂肪酸产率,在生物能源的生产中具有优势地位。并且,小球藻能够合成一些重要的化合物如蛋白质、色素、维生素等。目前,微藻生物能源产业化的主要障碍在于较低的脂肪酸产率以及较高的生产成本。提高微藻的脂肪酸产率,对于微藻的工业化生产至关重要。相对于其他影响因素,培养基组分是影响微藻生长及产脂的最重要因素。因此,本文研究了氮、磷、硫等营养元素对小球藻细胞的生长、胞内组份、脂肪酸合成、ROS及抗氧化物体系的影响,从而揭示了营养胁迫诱发的氧化压力下蛋白核小球藻生长及脂肪酸生物合成特性,探索了提高小球藻细胞脂肪酸产率的代谢调控措施。本课题利用蛋白核小球藻进行两阶段培养（第一阶段化能异养、第二阶段光能自养）,通过在第二阶段中施加不同浓度的氮、磷、硫等营养元素,研究蛋白核小球藻的生长、产脂、脂肪酸组成、胞内氧化应激。结果表明在全培养基中,经过120 h的培养,蛋白核小球藻最终生物质浓度为1.32 g·L^-1。氮、磷、硫元素的缺乏会限制蛋白核小球藻的生长,最终生物量浓度为1.05 g·L^-1（P<0.001）、1.18g·L^-1（P<0.01）、0.72 g·L^-1（P<0.001）。此外,过量的磷元素会严重抑制蛋白核小球藻的生长,最终生物量浓度为0.37 g·L^-1（P<0.001）。同时,伴随着生长的抑制,细胞内叶绿素含量大量减少。根据藻细胞的生长,建立了不同浓度氮源影响下的生长动力学模型,模型的预测值与实验数据基本吻合,较好地描述了不同浓度氮源对藻细胞生长的影响规律。研究发现在缺氮条件下细胞内脂肪酸含量显著提高。在全培养基条件下,经过120 h的培养,脂肪酸含量为25.10%。缺氮条件下细胞内脂肪酸的含量达到48.90%,提高了94.82%（P<0.001）。同时,在缺氮条件下获得了最高的平均脂肪酸产率,为72.04 mg·L^-1·d^-1,相比于对照组提高了58.23%（P<0.001）。在三种不同营养胁迫条件下,蛋白核小球藻的脂肪酸组成主要为棕榈酸（C16:0）、棕榈油酸（C16:1）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1）、亚油酸（C18:2）、亚麻酸（C18:3）,其含量占总脂肪酸的95%以上。并且,根据脂肪酸的组成,计算了脂肪酸的SV、IV、CN、DU、LCSF、CFPP等参数,发现缺氮、缺磷、缺硫条件下,不仅提高了胞内脂肪酸含量,还改善了脂肪酸的燃烧性能、点火性能和氧化稳定性。总体上,缺氮显著提高了脂肪酸产率和脂肪酸的品质。实验测定了藻细胞内ROS水平变化,并分析了藻细胞在各种营养条件下的氧化应激状态,并对胞内ROS水平和脂肪酸含量进行了相关分析,得到皮尔森相关系数r=0.777,p<0.01,表明ROS水平与脂肪酸含量呈强正相关。同时,对各类ROS小分子包括H₂O₂、O₂^﹣以及·OH与胞内脂肪酸的含量分别进行了相关分析,得到皮尔森相关系数r分别为0.770、0.476、0.860,表明·OH与脂肪酸含量呈现极强正相关。此外,本研究还测定了胞内抗氧化体系的变化。发现营养胁迫下细胞内抗氧化酶SOD、CAT、APX以及胞膜氧化程度的标志物MDA都大量积累,表明胁迫条件下,O₂^﹣与H₂O₂大量积累导致藻细胞的氧化应激。