脂类分子（特别是甘油脂类）是细胞膜的主要结构分子，在细胞响应环境变化过程中扮演着重要作用。本文的研究内容分为两个部分，运用脂类组学手段，分别研究了莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）超低温过程脂类变化和甘油脂分子与物种演化地位的关系，试图揭示细胞膜对极低温度的响应规律和膜脂在植物演化中的变化规律。　　第一部分，莱茵衣藻超低温过程脂类变化。　　超低温技术是一种在超低温下（约-196℃--140℃，通常保存于液氮中），对细胞、组织、器官及生物体进保存的技术。得益于超低温技术的发展，现已建成许多致力于保存生物多样性、重要（有价值和濒危）的物种和基因资源的超低温库。超低温过程各处理和冷冻保护剂决定了超低温后生物的成活率，但对其机制研究甚少。特别是超低温过程中，细胞膜脂类如何响应各处理及冷冻保护剂尚不清楚。我们比较了超低温过程中，添加不同冷冻保护剂的不同处理，对莱茵衣藻细胞膜脂类的影响。发现冻存程序中，液氮冻存过程导致脂类剧烈降解，而35℃热激诱导膜脂重构。二甲基亚砜(Dimethyl sulfoxide，DMSO)不能保护细胞膜，而甲醇(Methanol，MeOH)显著缓解脂类降解。超低温过程中，甲醇添加及程序降温步骤的使用，能保持脂类原有的构成，使细胞膜完整性得以维持，最终成功实现超低温。单半乳糖二酰甘油酯(Monogalactosyldiacylglycerol，MGDG)含量上升与二脂酰甘油(Diacylglycerol，DAG)含量下降与成活率密切相关，但两者间没有直接相互转化关系。磷脂酶D(PhospholipaseD，PLD)催化介导的磷脂酸(Phosphatidic acid，PA)过程没有参与莱茵衣藻响应超低温的脂类代谢过程。脂类的不饱和度在不同超低温步骤有不同变化模式。本文为藻类超低温及其脂类代谢提供了新视角。　　第二部分，甘油脂分子与物种演化地位的关系。　　植物的膜脂分子具有丰富多样性，而这个多样性的发生和功能意义，尚且未知。我们分析了200多种甘油脂分子在近30种不同演化地位的物种中的分布及构成特征，发现其与物种进化分类及生长环境有紧密联系。各物种的脂类构成差异大，各有特点，在大的进化分类（纲）级别内的物种构成更为接近。磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine，PC)，磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine，PE)，磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol，PG)，磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol，PI)，磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine，PS)和磷脂酸(Phosphatidic acid, PA)等质外体膜构成脂类种类一致，存在于绝大多数物种，使甘油脂构成在多物种间可比。质体膜构成脂类双乳糖二酰甘油酯(Digalactosyldiacylglycerol，DGDG)和MGDG占甘油脂的一半以上，有无叶绿体对细胞膜甘油脂构成影响很大。　　利用主成份分析方法处理物种质外体膜甘油脂构成数据，能明显区分细菌、真菌、孢子植物、种子植物。在细菌、真菌与孢子植物间，PE、PS分子比例成下降趋势，PC分子比例成上升趋势。其它物种与种子植物间PG分子比例成上升趋势。从有质体物种的8类甘油脂占比中提取主成份，能将藻类、苔藓、蕨类和种子植物分开，并具有与植物生存环境相关的分类趋势。在苔藓、蕨类和种子植物间，PG分子比例上升及PC分子比例下降。而水生藻类与陆生和高山植物中，MDGD分子比例下降以及DGDG、PC、PE分子比例上升，表明这些分子与植物生长环境密切相关。质外体膜数据和细胞膜甘油脂数据都指向PG分子比例在物种区分上有重要作用。PG分子的不饱和度与物种的进化有关，可能伴随叶绿体出现而能合成更高不饱和度的PG分子，这对物种适应环境有重要意义。　　原核生物中没有PA和PI检出、苔藓和部分藻类中没有PS存在。表明PS在进化中出现丢失情况，而PA和PI在真核生物中获得或被加强。DGDG/MGDG和PE/PC比例都反映了植物与环境的关系，前者在种子植物与非种子植物间有差别，后者在维管束植物与非维管束植物间差异大。大肠杆菌和酵母有较低的双键指数(Double bond index，DBI)和更短的碳链长度。在所有物种中，MGDG和DGDG分子不饱和度最高。根据MGDG碳链长度不同可以将物种分为两类，可能与真核合成途径和原核合成途径占比有关。PG分子有着独特低于其它分子的碳链长度，表示其严格来源于原核合成途径。其代谢途径严格保守，可能是PG分子占比及其不饱和程度与植物演化地位线性相关的主要原因。通过计算分子进化学方法计算，本文还发现，同一组植物中不同功能膜脂代谢相关基因的直系同源基因，存在着正向选择、纯化选择和中性择的差别，反应细胞内微环境的差异。