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本文以雨生红球藻为研究对象,首先克隆嗜无机碳（Ci）微藻碳酸酐酶（CAs）,研究CAs水合CO2固碳效率,构建体外酶法固碳体系,增强CO2的固定;此外,构建微藻遗传体系,转外源CAs至雨生红球藻中,以期进一步强化Ci的利用;同时采用转录组学分析雨生红球藻碳代谢网络,为微藻综合固碳解决温室气体,生产高质产品奠定基础。具体结果如下:1.使用PCR扩增技术得到CAs DNA目的片段,构建pCold-CAs蛋白表达载体,转入BL21（DE3）中表达并优化诱导条件。结果表明:16°C、1 mM IPTG诱导24 h条件下可溶性融合目的蛋白质量达21.15 mg/L。将CAs蛋白用镍柱结合超滤离心管纯化,得到分子质量在110 kD左右的目的CAs蛋白,使用Xa因子蛋白酶（Factor Xa）去除His标签后获得单一的、高纯度的CAs,并进行质谱鉴定,确认该多肽序列为α-CA2。2.利用酸碱指示剂（溴百里酚蓝）法测得酶活为726.8 WAU,在此基础上构建CAs体外固碳体系,通过探索Tris、NaOH、KOH等3种碱液在不同温度、不同浓度NaCl溶液条件下对固碳效果的影响,结果显示100μg CAs在1 M Tris（pH 9.5）、45°C条件下固碳效果最好,固碳产生碳酸钙质量为21.00 mg,固碳效率可达商业Sigma-CAs效率的91.3%。利用水合反应检测CAs的稳定性,结果显示CAs在第7 d酶活保持较好达到90.95%,高于商业酶的77.61%。3.对雨生红球藻进行抗性筛选,确定30μg/mL博来霉素致死率100%。通过PCR扩增、酶切、酶连等手段构建含卡那霉素抗性基因的表达载体pCAMBIA1301-CAs,采用农杆菌侵染法将构建的载体转入藻细胞,成功获得9株阳性转化子。4.使用Ilumina Hi Seq TM 2000测序平台分析高碳培养下雨生红球藻碳代谢途径,结果显示CO2固定通路、糖酵解途径、脂肪酸及虾青素合成相关基因表达量显著增强,揭示了雨生红球藻中碳从CO2到次级代谢物合成网络,为微藻固碳生产高值产品提供理论支持。图41幅;表20个;参67篇。