随着工业化的快速发展,CO2排放增加导致“温室效应”日益加剧,这已成为21世纪人类社会发展面临的共同课题和重大挑战。微藻具有生长速度快、固碳效率高等优点,利用微藻进行CO2封存被认为是一种有希望的CO2固定方法。小球藻作为我国第二大经济微藻,已实现户外大规模培养,具有生长速度快、培养工艺相对成熟等优点,具备了较好的规模化固碳养殖基础。但目前小球藻规模化培养过程中主要是使用乙酸或葡萄糖等有机碳源培养,其CO2利用效率低或基本不利用CO2。因此,如何在小球藻的大规模培养中提高CO2使用效率,对于利用小球藻规模化固定CO2及降低小球藻生产成本具有重要的意义。针对以上问题,我们首先对小球藻利用CO2自养培养的可行性进行研究,发现相对于乙酸调控培养,当在培养基中通入5%的CO2（气体流速设为300 m L/min/L培养基）、曝气方式采用曝气石曝气时,小球藻生长速率可达0.21 g/L/d,是乙酸调控的1.34倍。在此基础上,我们研究了CO2/乙酸混合调控方式对小球藻培养的影响,即白天通入CO2小球藻进行光合自养培养,夜间加入乙酸通过三羧酸循环和乙醛酸循环进行异养培养。该新型兼养培养条件下小球藻生长速率达到0.24 g/L/d,高于单独乙酸和CO2调控培养的0.15 g/L/d和0.21 g/L/d。经10天培养后,CO2/乙酸混合调控培养的小球藻生物质产量可达2.37 g/L,CO2固定量为0.294 g/L/d,显著提高了小球藻生物质产量和CO2利用效率。生理生化分析结果表明,兼养培养条件下小球藻生物质、叶绿素、蛋白质含量均为最高,分别可达2.37 g/L、61.1 mg/L、361.54 mg/L,是对照组的7.2、6.4和6.4倍;不饱和脂肪酸含量也显著提高可达54.2 mg/L,是对照组的5.6倍。流式细胞仪结果表明,兼养培养条件下小球藻细胞大小和密度也有所提高,藻细胞形态饱满,有利于下游藻细胞的离心采收。碳酸酐酶及Rubisco酶活测定表明,该兼养模式下,碳酸酐酶活性受到抑制,而Rubisco酶活明显增强。转录组测序分析表明,兼养培养条件下卡尔文循环和三羧酸循环的代谢相关基因明显上调,这可能是小球藻生物量增加的直接原因。此外,我们还对小球藻生长因子（CGF）的制备方法、生物活性及其活性部位进行了分析。结果表明,高压热水法提取小球藻生长因子得率最高为24.5%。该方法提取的小球藻生长因子可以显著促进细胞增殖和OH-自由基的清除,其促增殖率和OH-自由基清除率分别为40%和62.3%。CGF活性部位分析结果表明,将CGF中的蛋白质降解或抽提其中的脂质组分后,CGF促进细胞增殖和OH-自由基清除活性分别降低约22.2%、13.5%和15.3%、9.7%;核酸成分降解后,对其生物活性无明显影响。这提示CGF中的蛋白质组分和脂质组分可能是小球藻生长因子的主要活性部位。综上所述,本论文开发的CO2/乙酸混合调控小球藻培养方法对提高小球藻生物质产量和固碳效率有显著的促进作用,可以应用于小球藻大规模生产和固碳培养。同时小球藻生长因子的提取及活性部分分析也将为推动小球藻高附加值产品开发及综合利用奠定了一定的工作基础。