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大气CO2浓度升高使得水体碳酸盐体系改变,从而影响水中浮游植物。微藻作为水中初级生产力,由于可以产生多种代谢物质而被认为具有良好的商业应用前景。微拟球藻、杜氏盐藻、普通小球藻、牟氏角毛藻及莱茵衣藻是饵料藻的典型代表。很多关于微藻应对CO2升高的响应研究都停留在短期酸化（ST）,长期酸化（LT）相对较少。本文在模拟当前（400μatm）和未来（1000μatm）大气CO2浓度的基础上研究了短期酸化和长期酸化对微拟球藻、杜氏盐藻及普通小球藻显微结构的影响,并且研究了ST和LT下牟氏角毛藻、杜氏盐藻及莱茵衣藻脂肪酸和氨基酸组成的变化。为了探讨微藻生理变化的内在原因,我们研究了ST和LT下牟氏角毛藻的分子响应机制。研究结果显示,ST和LT条件下微拟球藻细胞内叶绿体数量增多。ST促进杜氏盐藻叶绿体发育,但是LT下盐藻类囊体片层缺失,这与其光合作用结果一致;ST和LT下盐藻淀粉粒数目增多。对于普通小球藻,ST和LT下类囊体包裹的淀粉粒数量减少,但是细胞内油体增多,说明CO2浓度升高可能会减少其碳水化合物的含量但会促进普通小球藻油脂的积累。脂肪酸和氨基酸是重要的营养物质,本文研究表明,ST和LT对牟氏角毛藻、杜氏盐藻及莱茵衣藻营养成分的影响具有物种差异性。ST和LT下牟氏角毛藻SFA和C16:0含量上升,而PUFA、C18:0、C18:3n3、EPA、∑EAA、∑AA含量及∑EAA/∑AA下降。ST下杜氏盐藻PUFA、C18:0、C18:3n3、∑EAA、∑AA含量升高且∑EAA/∑AA增大但SFA和C16:0含量下降,LT下C16:0、∑EAA、∑AA含量上升,但是SFA、PUFA、C18:0、C18:3n3及∑EAA/∑AA下降。对于莱茵衣藻,LT会降低其SFA、PUFA、C16:0、C18:0、C18:3n3、∑EAA、∑AA含量且∑EAA/∑AA减小,而ST下变化各不相同。本研究的结果表明,从某些方面来说,升高CO2浓度会降低牟氏角毛藻的营养品质,而ST会增加杜氏盐藻的营养价值,但是LT会降低莱茵衣藻的营养品质。转录组的结果表明,牟氏角毛藻的细胞和代谢过程都受不同程度的影响,长期酸化和短期酸化的响应也不同,长期酸化下,涉及卡尔文循环、糖酵解、油脂合成和氮代谢的基因上调,参与某些氨基酸合成的基因下调,可能是牟氏角毛藻已经进化出新的特征以适应升高的pCO2。