叶黄素（lutein）是含氧类胡萝卜素，即类叶黄素（xanthophylls）中的一种，是一种性能优异的抗氧化剂。由于富含叶黄素，小球藻（Chlorella）作为一种极具潜力的叶黄素源而备受关注。与其它叶黄素源相比，小球藻具有生长迅速、可进行异养培养、含游离叶黄素等优势。目前关于小球藻叶黄素的研究中，主要采用培养条件的优化来提高叶黄素产量，少见采用代谢途径改造的办法来实现这一目标。本论文把叶黄素代谢过程中关键分支点编码番茄红素ε环化酶（lycopene epsilon cyclase）的LCYE基因作为研究的对象，通过对原壳小球藻（Chlorella protothecoides CS-41）LCYE基因的克隆和特征分析，为进一步揭示番茄红素ε环化酶的特性和叶黄素合成的分子代谢机制奠定基础。研究工作主要从以下几个方面开展： 1、通过cDNA末端快速扩增（RACE）和RT-PCR对C. Protothecoides CS-41核基因组上的LCYE基因进行扩增，得到2107 bp的cDNA序列（GenBank登录号：FJ752528），序列分析显示，其开放阅读框（Open reading frame，ORF）的长度为1731 bp，编码576个氨基酸。 2、通过LCYE基因对应的氨基酸序列的生物信息学分析，发现它与高等植物和其它藻类的LCYE有相似性，相似性最高的是莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii XM001696477.1），达到67％，其中，第48～459个氨基酸残基为一个典型的番茄红素环化酶蛋白（Lycopene cyclase protein）结构域（pfam05834），第261～284个氨基酸残基为一个典型的环化酶保守的模体，还发现其具有环化酶所特有的保守功能结构域，包括N端的双核苷酸结合位点、以及预测跨膜区域等。同时，进化树分析结果表明，藻类群中小球藻和衣藻的亲缘关系比较近。 3、采用Taqman荧光定量PCR和高效液相色谱法（HPLC）的分别对不同培养条件下原壳小球藻的LCYE基因的表达水平和叶黄素产量进行定量分析。实验结果显示，在不同的培养条件下，LCYE基因的表达水平和叶黄素产量有一定的相关性。