β-胡萝卜素(β-carotene)是维生素A的前体物质,具有抗氧化、增强免疫力、抑制心脑血管疾病、预防癌症等作用,在医药、保健、食品、化妆品等行业应用广泛。杜氏盐藻(Dunaliella salina)是一种可以大量累积β-胡萝卜素的微藻,也是研究类胡萝卜素合成的理想模式生物。从分子生物学角度探究杜氏盐藻积累β-胡萝卜素的分子机制,借助相关分子遗传育种手段提高β-胡萝卜素产量,极具研究价值。本文主要研究内容和结果如下:1、结合毛细管分离法、平板划线法得到单个杜氏藻细胞,再利用抗生素除菌法除菌;对藻株FACHB-435和GY-H13进行鉴定,确定这两株藻属于杜氏藻属;通过流式细胞仪预估这两株杜氏藻的基因组大小分别约为385 Mb和255 Mb;二代测序结果显示杜氏盐藻FACHB-435基因组大小约为368 Mb,与预估大小相近。2、通过分子生物学手段,克隆得到两株杜氏藻LCYB和PSY基因的CDS序列,其中FACHB-435和GY-H13 LCYB基因CDS大小分别为1809 bp、1794 bp,与Ds-FACHB-847 LCYB基因(KX218392.1)同源性分别为89%、99%;GY-H13 PSY基因CDS大小为1275 bp,与Db-847 PSY基因(EU328287.1)同源性达99%。构建过表达质粒转入两株杜氏藻,筛选成功转化的藻株。其中FACHB-435 LCYB基因过表达藻株DsF-L11β-胡萝卜素含量较野生株提高了14.06%(P<0.05);GY-H13LCYB基因过表达藻株DsG-L5、DsG-L7、DsG-L10β-胡萝卜素含量分别较野生株提高了37.16%、29.97%、98.55%(P<0.05);GY-H13 PSY基因过表达藻株DsG-P15、DsG-P28β-胡萝卜素含量分别较野生株提高了67.2%、58.22%(P<0.05)。3、探究高盐、高光、-N、-P、-S对杜氏盐藻β-胡萝卜素积累的影响,结果发现高盐、高光、-N、-P、-S条件下β-胡萝卜素含量较对照最高分别提高了31.31%、30.29%、59.68%、50.84%、48.44%。通过ARTP诱变育种实验,筛选出生长速率快且β-胡萝卜素产量相对较高的突变藻株,其中突变株DF14、DF15β-胡萝卜素产量分别是野生株的2.06、2.28倍,DG15、DG17β-胡萝卜素产量分别是野生株的1.98、1.90倍。4、利用转录组测序技术探究杜氏盐藻响应高光胁迫的转录组学规律。将clean reads与杜氏盐藻参考全基因组、eggNOG、KEGG、KOG数据库进行比对。比较实验组和对照组在相邻两个培养时间点之间的差异表达基因,其中对照组5dVs13d中上调基因6142个,下调基因3949个,实验组5d-HLVs13d-HL上调基因8466个,下调基因2969个。与5d Vs13d结果相比,5d-HLVs13d-HL KEGG差异基因富集在类胡萝卜素代谢途径中的基因大多为上调基因,且单个细胞的β-胡萝卜素含量高于对照组,进一步说明高光胁迫对杜氏盐藻类胡萝卜素的合成具有一定的促进作用。选择3个差异表达基因进行荧光定量PCR验证,结果与预测的一致。