微拟球藻具有生长速度快、脂质含量高及培养成本较低等特点。近年来,一些产油量丰富的微拟球藻藻株已投入工业化规模培养,建立起成熟的规模化封闭式光生物反应器和开放池等的户外培养体系。微拟球藻除了被认为是生物柴油生产的理想原料外,其胞内还能累积一些有益健康的活性物质,如类胡萝卜素和多不饱和脂肪酸等,被认为是生产多不饱和脂肪酸的重要原料之一,如何提高微拟球藻多不饱和脂肪酸的生产效率已成为研究热点。随着高通量测序技术的发展,一些微拟球藻藻株的全基因组序列已经测序完成,但全基因组序列尚未公布,且很多基因缺乏注释,对研究其代谢途径带来了一定的困难。本研究首先通过RNA-seq对微拟球藻培养周期的转录组进行了分析,推测出微拟球藻的多不饱和脂肪酸代谢途径,为研究微拟球藻高产多不饱和脂肪酸及构建工程微藻提供了基础。通过分子生物学手段构建了微拟球藻的遗传转化表达载体,通过电击转化,成功得到Δ6去饱和酶基因过表达转化藻株NoD6,Δ5去饱和酶外源基因转化藻株PtD5b,Δ5去饱和酶和Δ6去饱和酶外源基因转化藻株PtD5bD6。通过对这3种转化藻藻株的生理生化分析,与野生型相比,发现3种转化藻株的生长速率没有变化,光合作用效率有轻微改变,而中性脂含量均显著增加。对比不同脂肪酸组成的变化发现,转化藻株的不饱和脂肪酸,尤其是多不饱和脂肪酸的含量有不同程度的提高。结果表明脂肪酸合成途径潜在关键基因D6、D5b去饱和酶均具有促进脂质合成以及多不饱和脂肪酸合成的重要功能。研究结果初步阐明了微拟球藻的多不饱和脂肪酸合成途径及其关键酶,为微拟球藻多不饱和脂肪酸合成途径的分子改良及选育高产多不饱和脂肪酸的藻株提供了理论支持,有助于推动其工业化应用。