作为海洋最重要的初级生产力,微藻因其生长速度快、光合作用强以及含油量丰富,被认为是极富前景的生物柴油新原料。研究发现,很多微藻随着分批培养时期其含油量在不断增多,大多数微藻其平台期的中性脂含量均比培养初期和对数期高,然而,培养周期脂质累积变化的分子机制尚不清楚。本研究通过高通量测序的手段结合基因功能的分析研究了三角褐指藻分批培养过程中的基因表达的变化,以了解培养过程中脂质代谢变化的分子机理。RNA-Seq的结果发现,三角褐指藻的培养初期、对数期和平台期均有不同的基因表达谱,与初期和对数期相比,其平台期中性脂含量的提高除了与脂质合成代谢途径相关外还涉及其他的代谢途径,是多个代谢途径共同作用的结果。很多研究表明,影响微藻脂质累积途径的不仅仅是个别关键基因的调控,往往具有多个调控点,因此,只调控表达单个关键节点基因不一定能增加脂质累积。本研究通过采用连接肽同时过表达两个脂质代谢途径的关键基因,探索提高产油效率。采用的脂质累积相关基因分别为二酰基甘油酰基转移酶I(DGAT1)和甘油三磷酸酰基转移酶(GPAT),其中DGAT1是三酰甘油合成途径最后一步的关键酶,GPAT则催化甘油磷脂合成TAG(三酰甘油)的第一个步骤。对同时过表达这两个基因的转化藻株的分析结果表明,中性脂含量比野生型提高了1.9倍,多不饱和脂肪酸EPA、DHA含量分别比野生型提高了1.3倍和1.8倍,表明在三角褐指藻中同时过表达GPAT和DGAT1,改变了细胞内脂质的含量和组成。转化藻株的生长速率跟野生型相似,表明转化藻株脂质含量增加的同时没有对其生物量累积产生负面效应。综上,本研究阐明了三角褐指藻在培养初期、对数期和平台期的代谢途径变化的基因表达水平的分子机制;同时,通过代谢工程手段同时过表达两个脂质代谢关键酶,显著增强了藻细胞的产油效率,获得了优良工程藻株。研究成果提升了对微藻代谢机理的认知,并对推动微藻资源高值化利用提供了实验支持。