硒是人体和动物必须的微量元素,缺硒会导致各种疾病。但由于无机硒毒性高,寻求一种安全高效的补硒方式成为研究的热点。藻类由于生长周期短,培养条件简单,富硒能力强等优点成为硒制品的关注热点。本文选取硒蛋白含量丰富的莱茵衣藻为实验材料对其富硒生物学特性进行研究,并且通过高通量RNA测序的方法从转录组学角度研究无机硒对莱茵衣藻基因表达水平的影响。本研究将不同浓度的亚硒酸钠添加到莱茵衣藻培养基中,进行富硒培养以确定莱茵衣藻培养基最佳硒浓度。同时还探讨了不同加硒时间对莱茵衣藻富硒量的影响,以及有机硒和总硒富集的动态趋势。经Illumina Hiseq2000平台测序,在转录组水平上比较分析了加硒对莱茵衣藻基因表达水平的影响。通过BLAST分析对莱茵衣藻硒蛋白基因序列进行预测,并对其中9种硒蛋白基因进行荧光定量PCR分析,从RNA水平研究无机硒对莱茵衣藻硒蛋白基因表达量的影响。研究结果表明,莱茵衣藻总硒和有机硒含量均随培养时间延长而增加,生长的对数期是总硒和有机硒富集的主要时期,随着生长到了稳定期,藻体代谢活动减弱,莱茵衣藻细胞总硒富集变迟缓,有机硒富集达到稳定,到衰亡期总硒含量略有下降。当培养基中亚硒酸钠浓度在3mg/L,加硒时间在对数期中后期时莱茵衣藻富硒效果最好,总硒富集量可达2600μg/g左右,有机硒含量达2000μg/g左右。转录组测序结果发现了111个新基因(Novel gene),其中14个基因注释到COG,50个注释到GO,5个注释到KEGG。通过对新基因pathway分析,新基因主要与光合作用过程、氨酰基转运RNA合成和RNA转运过程相关。同时实验发现194个差异表达基因,其中138个基因上调,56个基因下调。对差异基因进行COG注释结果表明,差异基因主要与转录(Transcription)、信号传导机制(Signal transduction mechanisms)、辅酶运输和代谢(Coenzyme transport and metabolism)、无机离子运输和代谢(Inorganic ion transport and metabolism)、复制、重组和修复(Replication, recombination and repair)、能量产物与转化energy production and conversion)以及翻译后修饰、蛋白转换与分子伴侣post-translational modification, protein turnover, chaperones)有关。注释到KEGG的差异基因有30个,主要参与25条pathway。通过荧光定量PCR分析发现,加硒使莱茵衣藻编码硒蛋白的基因表达量明显增加。