雨生红球藻产生的虾青素因其超强的抗氧化活性、增强机体免疫力等生理功能,被广泛应用在食品、保健品以及水产养殖等领域。本研究以雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）为对象,通过实验生态学方法优化其胁迫处理条件（光照强度、NaCl浓度、NaNO3浓度）,分析了雨生红球藻的光化学行为和代谢产物变化,来实现高产虾青素的目的。结果如下:1.利用叶绿素荧光技术研究光照强度、NaCl浓度和NaNO3浓度对雨生红球藻光合作用的影响,结果表明:（1）在第26天,对照组、73、127、182、236和291μmol/m~2·s-1实验初始第2天Fv/Fm值分别降低了8%、37.9%、29%、37.9%、32.4%和27.7%。（2）NaCl浓度为10和12.5 g/L时雨生红球藻Fv/Fm,Yield值均低于对照组,而为5g/L时微藻Fv/Fm,Yield值高于对照组。（3）NaNO3浓度为0、0.032和0.065 g/L时,雨生红球藻Fv/Fm整体呈先上升后缓慢降低的趋势,与对照组间显著差异（P＜0.05）。2.光照强度、NaCl浓度与NaNO3浓度对雨生红球藻积累虾青素的影响（1）不同光照强度处理组与对照组相比均有显著性差异（P＜0.05）,实验第24天,雨生红球藻积累虾青素含量达到最高,光照强度为236μmol/m~2·s-1时积累虾青素含量达最高值（9.01 mg/L）。（2）盐浓度为5、7.5和10 g/L时积累虾青素含量显著高于其他实验组（P＜0.05）。实验第24天,盐浓度为7.5 g/L时,积累虾青素含量达到最高,与对照组相比提高了34.4%。（3）在氮胁迫处理条件下雨生红球藻积累虾青素含量逐渐升高,实验第22天后微藻积累虾青素逐渐趋于稳定。当氮浓度为0 g/L时显著高于其他处理组（P＜0.05）。（4）使用响应面法（RSM）研究了光照强度、NaCl浓度和NaNO3浓度交互作用优化雨生红球藻中虾青素酯的合成。响应函数的最佳组合为光照强度182μmol/m~2·s-1,NaCl浓度7.5 g/L和NaNO3浓度0.13 g/L时,虾青素产量最高达19.24 mg/L。3.本实验借助代谢组学研究方法探究了雨生红球藻的三个胁迫处理组(光照强度为236μmol/m~2·s-1、NaCl浓度7.5 g/L和氮浓度为0 g/L)与对照组的代谢物和代谢途径差异。结果表明:（1）光照处理组经LC-MS检测到31种代谢物,主要是含氮小分子以及碳代谢物。热图分析表明:与对照组相比,光照处理组微藻胞内的能量中心化合物和核酸类代谢物含量显著下降（P＜0.05）,氨基酸类代谢物水平上调。（2）盐浓度胁迫处理组共检测到46种代谢物,其中包含14种氨基酸及其衍生物,5种与能量代谢有关的有机酸,16种核苷酸及衍生物。热图分析表明,与对照组相比,盐度处理组微藻胞内的碱基代谢物和核酸类代谢物含量显著下降（P＜0.05）。（3）氮胁迫处理组共检测到73种代谢物,热图分析发现:与对照组相比,氮胁迫使微藻胞内的氨基酸代谢物和糖类代谢物表达量明显下调（P＜0.05）。