磷是海洋浮游植物必不可少的营养元素之一。在自然海域中,溶解态无机磷（dissolvedinorganicphosphorus,DIP）往往处于限制状态。为了维持胞内磷稳态和种群增长,浮游植物已经进化出一系列的机制来应对磷限制环境,这其中包括:增强无机磷酸盐（phosphate,Pi）的转运、加强溶解态有机磷（dissolvedorganic phosphorus,DOP）的水解利用、增加硫酯和氮酯的合成来替代磷酯以减少细胞对磷的需求。其中,碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AP）在浮游植物的有机磷水解过程中发挥重要作用,其参与了海区中75%的磷酸酯类有机磷组分的水解。然而在DIP匮乏但DOP丰富的水域中,浮游植物是如何协调这一系列酶的分工与表达,并以此来维持体内磷稳态的,我们还知之甚少。硅藻作为地球生物化学循环的重要组成部分,贡献了全球40%的初级生产力。硅藻在进化历史上较为年轻,且对于环境的适应性强,广泛分布于各类水环境中。三角褐指藻作为目前公认的模式硅藻,基因组已完成测序。本论文采用CRISPR/Cas9基因敲除技术对三角褐指藻中两种不同类型的碱性磷酸酶基因（PhoA和PhoD）及一个磷通路上游调控基因SPX进行了敲除,经筛选鉴定分别得到三种突变株系（mPhoA、mPhoD和mSPX）。我们利用这三种突变株系进行了一系列不同磷环境下的培养实验,再结合相应的生理指标检测,以此来观察不同突变株系在各种磷环境下的响应。此外,我们还进行了转录组测序分析,试图在基因表达层面来阐释这几个基因的功能特性及其所参与的代谢调控。主要结果如下:1)不同类型的碱性磷酸酶基因PhoA-PhoD之间存在补偿调控,具体表现为:一个基因被突变后,三角褐指藻细胞体内其它碱性磷酸酶基因上调表达;此外,在不同种类有机磷的培养实验中我们还发现,①环境DOP→PhoA胞外水解→无机磷酸盐跨膜转运吸收利用、②环境DOP跨膜转运吸收→胞内PhoD分解→无机磷利用这两种模式之间可以根据培养环境中底物的不同而互相切换。2)碱性磷酸酶除了目前熟知的可以在无机磷匮乏情况下水解DOP,我们的研究还发现在三角褐指藻中碱性磷酸酶还具有抑制细胞色素合成、控制光合作用、降低脂肪酸生物合成和抑制细胞分裂等功能,这对维持细胞代谢平衡和防止细胞过早分裂等方面具有重要意义。3)我们的研究发现,三角褐指藻中SPX为细胞磷吸收及磷胁迫响应的上游负调控子。进一步的探究表明,SPX通过SPX-PHR-PSI的级联调控发挥作用:SPX 首先与磷饥饿响应调控子（phosphate starvation response regulator,PHR）相结合形成复合物,而PHR又作为中间体调控下游磷胁迫响应基因（phosphate starvation-induced genes,PSI）的表达,以此来完成SPX对磷稳态的调控。本研究使用CRISPR/Cas9基因编辑技术来探究浮游植物磷营养的利用机制。该技术直到最近两年才开始广泛应用于浮游植物基因功能研究,因此存在广泛的应用前景。此外,本课题对探究浮游植物如何应对多变的海洋磷营养盐环境具有重要的生态学意义。这些突变体将为进一步探究浮游植物适应不同磷环境的分子机制提供宝贵的资源。