大型海藻中已广泛建立遗传转化方法，但构建可应用的外源基因稳定表达系统尚存在以下瓶颈:一是广泛使用病毒来源的载体元件，具有安全风险;二是受试藻大多蛋白含量较低，生活史较长，不利于外源蛋白的高效表达;三是必须经过开放水体的放大培养积累生物量，带来环境释放的风险。浒苔（Ulva prolifera）是一种大型海洋绿藻，它生长速度极快、蛋白含量高、生活史周期短、能够在封闭水体中实现高效营养增殖和连续培养，是突破上述瓶颈的理想材料。本文以浒苔遗传转化体系为基础，围绕“安全”、“高效”、“稳定”三个方面，针对表达系统构建开展了以下工作:　　首先，克隆了组成型、诱导型两类共3个浒苔内源启动子，利用瞬间转化体系、缺失突变和GUS定量方法完成了功能验证与比较。针对组成型启动子，分别解析了浒苔肌动蛋白actin1和actin2基因结构，克隆了5上游调控序列，二者中均发现特殊的5 UTR内含子，在actin25UTR区中还发现5Py-rich stretch元件。结果表明，二者均是组成型强启动子，活性显著高于藻类基因工程常用的CaMV35S启动子。在藻类中首次证明5UTR内含子和5Py-rich stretch元件是维持强启动子活性的必需元件。针对诱导型启动子，克隆了热激蛋白hsp70基因5上游序列，发现存在1个热激元件HSE和1个低温诱导元件LTR，定量分析结果表明，hsp70启动子是高、低温诱导型启动子，首次发现HSE和LTR在响应温度胁迫方面存在协同作用。上述内源元件的开发将显著提高浒苔表达系统的安全性和表达效率。　　其次，根据浒苔生活史特点，基于孢子介导和原位萌发两种再生途径，构建了细胞核稳定表达系统。利用基因枪法并结合孢子介导途径，转化抗性标记bar基因成功获得抗性转化子，Southern杂交结果表明，bar基因已稳定整合，连续3代PCR结果与抗性表型均呈阳性，显示整合的外源基因非常稳定。使用基因枪法结合营养细胞的原位萌发，经报告基因GUS和GFP在浒苔幼苗中证明可有效获得稳定表达。使用内源actin1强组成型启动子，实现了bar基因和rpa基因在浒苔细胞中的稳定整合。为构建高效安全的浒苔外源蛋白表达系统奠定了基础。　　为了验证非模式绿藻中能否对结构复杂的蛋白进行正确的翻译后修饰，本文针对单细胞绿藻—亚心型扁藻，构建了可稳定表达高值溶栓药物—rt-PA的工程藻株，western blot和FAPA溶栓实验表明，重组rt-PA蛋白表达量最高可达1.91μg·mg-1可溶蛋白，并且具有高效的溶栓活性。这表明，绿藻细胞中可以成功实现rt-PA蛋白复杂的翻译后修饰。已建立工程藻株100 L规模的放大培养体系，上述工作将为浒苔外源蛋白表达系统基于封闭水体的系统评价提供重要参照。　　最后，为了进一步提高浒苔表达系统的效率，本文还建立了浒苔叶绿体稳定遗传转化体系。克隆了浒苔叶绿体基因组16S-trnI-trnA-23S同源重组区，确定了trnI-trnA整合位点，构建了携带bar基因的浒苔叶绿体转化载体，使用基因枪法结合原位萌发的再生途径，成功获得抗性转化子，分子检测结果表明，bar基因在浒苔叶绿体基因组的预期位置，成功实现了定点整合。这是大型海藻叶绿体转化的首次报道，为发展叶绿体表达系统奠定了基础。