由于气候变化和环境污染,全球珊瑚礁正处于急剧退化中。珊瑚与虫黄藻的功能性共生是珊瑚礁生态系统中最重要的基础,而其细胞机制仍处于模糊状态。甾醇是所有真核生物的重要组成成分,在动植物的众多方面发挥重要的生物学功能。然而,白化环境应激中共生体的甾醇组成结构变化特征,以及甾醇的动态变化与共生体之间的明确关系,至今尚未清楚。此外,随着大气CO₂排放的增加,海洋酸化程度日益严重,这将对珊瑚礁健康造成进一步的威胁。目前,酸化对珊瑚-虫黄藻共生体的影响知之甚少。作为共生体中的重要一员,探究虫黄藻在酸化环境中的响应机制将促进我们对这一问题的理解。我们开展了以下研究:分别对已发表的珊瑚虫基因组和虫黄藻基因组中异戊二烯以及甾醇生物合成基因进行查询分析;以紫点海葵为（Heteractis crispa）模式动物,研究了其甾醇组成结构特征以及甾醇稳态与白化之间的关系;接着,我们明确了虫黄藻的甾醇组成特征和推导了其甾醇生物合成通路;此外,研究了不同的生长阶段以及不同的环境应激中虫黄藻的甾醇合成动态变化特征;最后,我们研究了虫黄藻在酸化环境中的代谢变化特征。本研究的主要结果如下:1.异戊烯焦磷酸（IPP）是甾醇生物合成的基础,珊瑚基因组中存在一系列甲羟戊酸途径（MVA）的同源基因;而大部分甲基赤藓糖醇磷酸途径（MEP）相关基因则缺失。与之前研究相符,基于基因组的代谢通路重建分析显示珊瑚缺乏甾醇生物合成通路。然而,我们发现了甾醇代谢下游基因的存在。以上结果表明,珊瑚不能生物合成甾醇,但其能够利用来源于共生藻的甾醇。2.紫点海葵中我们总共检测到18种甾醇化合物,其中胆固醇含量占总甾醇含量的9.63%,其它化合物主要为侧链甾醇以及烷基化甾醇。甾醇的稳态与海葵息息相关,抑制紫点海葵共生藻甾醇的合成导致其白化的发生。总甾醇含量的减少,特别是胆固醇含量的降低是导致紫点海葵白化的重要原因之一。3.虫黄藻具有完整的MEP通路相关基因,并且通过该通路进行IPP的合成。在虫黄藻中（Breviolum minutum和Fugacium kawagutii）总共检测到17种甾体化合物,但虫黄藻间的甾醇种类组成差异较大,可能与虫黄藻和不同的宿主建立共生有关。应用化学生物学法重建的虫黄藻甾醇生物合成通路与真菌、动物、植物等生物相比,具有相同而又明显差异的特征。4.甾醇的合成和累积是虫黄藻生长的重要特征。不同环境应激中虫黄藻的甾醇组成结构以及甾醇合成基因表达具有一定的相似性以及区别。鲨烯合酶基因的抑制表达,进而导致总甾醇含量的降低是虫黄藻在不同应激中的共同特征。这表明,环境应激干扰了虫黄藻甾醇的生物合成。5.酸化应激中虫黄藻的代谢发生了显著性变化,细胞膜饱和度的增加以及低聚糖（海藻糖、水苏糖）的累积是虫黄藻适应酸化环境的重要方式。酸化影响虫黄藻氨基酸以及蛋白质的合成进而影响虫黄藻的生长。