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三酰甘油(TAG)是生物体中最主要的储藏脂类，不仅在生物体生长、发育和繁衍过程中扮演着重要角色，而且还是生产食用油和生物柴油的直接原料。二酰甘油酰基转移酶(Acyl-CoA: diacylglycerol acyltransferase，DGAT)和磷脂-二酰甘油酰基转移酶(Phospholipid: diacylglycerol acyltransferase，PDAT)是催化TAG合成的两种关键酶。小球藻是单细胞藻类，可工业化生产，是生产生物柴油的潜在原料。椭圆小球藻DGAT基因和PDAT基因的相关研究还未见报道。 本研究以椭圆小球藻（Chlorella ellipsoidea）为材料，克隆了其DGAT1(CeDGAT1)和PDAT(CePDAT)基因，酵母突变体H1246中的实验表明椭圆小球藻DGAT1基因和PDAT基因分别编码具有DGAT和PDAT酶活性的蛋白。过表达CeDGAT1能够使酵母INVSc1的总脂肪酸含量提高140-200％，具有比一些高等植物包括油料作物大豆DGAT1更高的酶活性。而过表达CePDAT不能使酵母INVSc1的总脂肪酸含量提高。我们利用定点突变技术进一步研究了对DGAT1酶活性有重要影响的氨基酸残基，发现位于底物结合域内部或附近的氨基酸残基发生突变后会导致酶活性不同程度丧失，同时获得了一个具有更高酶活性的突变体CeDGAT1Y553A，它能使酵母INVSc1的总脂肪酸含量提高217％。此外，我们在拟南芥和甘蓝型油菜中表达了CeDGAT1，发现T4代转基因拟南芥种子含油量提高了7.81-37.05％，种子千粒重提高约8.51-14.89％; T3代转基因油菜种子含油量提高了12.19-17.92％，种子千粒重提高约5.86-28.78％;而且转基因种子的脂肪酸组成没有发生明显的变化。经计算，转基因拟南芥和油菜种子含油量在千粒基础上均提高了25-50％。探讨了通过表达高活性DGAT使得高等植物大量生产食用油和生物柴油的原料TAG的可能性。同时，我们在拟南芥中表达了CePDAT，发现T4代转基因拟南芥种子含油量没有显著提高，但种子千粒重提高约2.60-5.73％。 另外，我们探索了不同培养条件下椭圆小球藻油脂积累的规律，在此基础上利用实时荧光定量PCR技术研究了正常培养及营养胁迫条件下CeDGAT1、CePDAT以及其他油脂合成代谢途径重要基因的表达模式。结果表明，与全营养培养基培养的对照相比，营养胁迫条件下（氮、磷胁迫）藻细胞大量积累TAG的同时，参与油脂合成代谢的大部分基因的表达也出现明显上调，说明这些基因表达的显著上调可能是营养胁迫条件下TAG大量积累的主要贡献者。初步了解了CeDGAT1、CePDAT对氮、磷胁迫的响应机制以及它们在椭圆小球藻油脂合成和积累过程中的作用。 本研究不仅为利用基因工程方法提高微藻乃至植物的油脂含量提供了技术基础，也对阐明微藻油脂合成的分子机制、DGAT结构与功能的关系有重要的理论意义。