镉(Cd)是严重污染水体的重金属之一,利用微藻作为其吸附剂具有廉价和吸附性高等优点,因而受到广泛关注.但是目前关于微藻对于重金属镉的抗性机理较少.本研究以产油微藻Auxenochlorella protothecoides UTEX 2341为对象,通过高通量测序及生理学方法解析了该藻对重金属的抗性机理.研究结果表明,Auxenochlorella protothecoidesUTEX 2341在2mMCd以下浓度时生长良好,半抑制浓度IC50为3mM,5mM时微藻的生长受到严重抑制.透射电镜观察显示Cd胁迫使胞内的油脂滴和淀粉颗粒增多,且叶绿体内出现明显的Cd富集区域.进一步的分析发现,在2mM Cd胁迫下,ROS含量在96 h达到最高与对照相比显著增加了75.32％,同时叶绿素含量减少,可溶性蛋白含量降低,而抗氧化剂胡萝卜素含量与对对照相比显著增加,在胁迫96h时,比对照增加41.67％.同时ABC转运蛋白的表达量增加.推测抗氧化剂和ABC转运蛋白在微藻抵抗Cd的毒害过程中起着重要的作用.高通量测序结果表明,参与到光合电子传递和氧化磷酸化途径中的基因大部分呈现下调,说明高浓度镉胁迫破坏了微藻光合作用及呼吸作用,抑制其生长.锰超氧化物歧化酶呈现为上调,铁超氧化物歧化酶表现为下调.而铁氧还蛋白,硫氧还蛋白,热激蛋白,铁螯合物均表现为上调,从而通过减缓氧化环境抵抗胁迫压力.此外,在镉胁迫条件下,有大量的运输蛋白表现为上调,其中ABC转运蛋白所占比例最大,锌转运蛋白,铁锰转运蛋白及硫离子转运体也占有一定的比例.同时,金属离子外排家族蛋白以及镉离子外排系统组分也呈现上调.说明微藻在应对镉胁迫时,除了产生抗氧化物减缓氧化胁迫,还能利用金属外排蛋白将金属镉离子排出胞外,这可能是该藻株对高镉耐受的一个重要因素.