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虾青素（3,3’-二羟基-β,β-胡萝卜素-4,4’-二酮）是一种酮式类胡萝卜素,具有13个共轭双键,特殊的分子结构使其成为超强的天然抗氧化剂,被广泛应用于保健品、化妆品、食品和养殖行业中。雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）作为目前天然虾青素的最佳来源,降低雨生红球藻虾青素的生产成本并提高产量是当今研究的热点。非生物胁迫和化学诱导,是促进雨生红球藻积累虾青素的有效手段。褪黑素（MT）和Ca2+作为植物激素和常见的第二信使,可参与调控微藻生长和代谢,但其诱导雨生红球藻高效积累虾青素的深入机制还有待研究。此外,挖掘高附加值的副产物也可有效地降低生产成本。γ-氨基丁酸（GABA）,一种四碳非蛋白类氨基酸,广泛存在于微生物、植物和动物体中,有多种生理功能,也可参与信号转导和植物抗逆。本研究以雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU为研究对象,结合两阶段培养,探究了盐胁迫对雨生红球藻积累GABA和虾青素的影响,同时分析了高盐胁迫对雨生红球藻中相关生理指标和GABA合成相关基因表达的影响;另一方面,建立了MT协同Ca2+促进雨生红球藻高效积累虾青素和油脂的培养体系,并探究了MT诱导下,Ca2+、GABA、ROS信号与虾青素和油脂合成的关系,初步解析了MT协同Ca2+对雨生红球藻在非生物胁迫下高效积累虾青素和油脂的调控机制。本文为降低雨生红球藻虾青素积累的生产成本和提高虾青素产量,推动雨生红球藻虾青素生产商业化的快速发展提供了新的见解,具有一定的理论和实践意义。具体研究内容结果如下:（1）采用两阶段培养方法,第一阶段,在适宜温度和光照条件下,外源添加2 g/L乙酸钠（Na Ac）作为额外碳源,对雨生红球藻进行兼养培养,此外,添加5 mg/L黄腐酸（FA）进一步促进雨生红球藻生长,生物量在培养第7天达到了1.84 g/L,较单独自养条件下提高了2.27倍,生长周期缩短了一半。（2）第二阶段,考察了高光和高盐胁迫对雨生红球藻生长和GABA积累的影响。结果表明,0.4 g/L Na Cl可显著提高GABA含量,最高可达38.57 mg/g,是对照组的1.25倍;Glu含量随着GABA的积累逐渐下降,同时,藻细胞内碳水化合物、蛋白质和叶绿素水平降低,GABA合成相关的基因gad和cam的表达水平上调;此时虾青素含量较低,仅为3.68 mg/g。结果表明,雨生红球藻可作为生产GABA的原料。（3）本研究同时建立了MT协同Ca2+促进雨生红球藻在高光缺氮胁迫下高效积累虾青素和油脂的培养体系。研究发现,与对照组相比,雨生红球藻在MT诱导下的虾青素和油脂含量分别提高了65.89%和27.38%;MT和Ca2+协同条件下,藻细胞中虾青素含量和油脂含量进一步提高,最高可达38.2 mg/g和49.53%,比单独MT诱导下分别提高了1.13和1.21倍,同时,胞内GABA含量增加（51.83 mg/g）。此外,MT和Ca2+协同上调了虾青素和油脂合成相关基因表达水平和GSH含量,降低了ROS水平,提高了藻细胞的抗性。而当内源Ca2+减少时,藻细胞中虾青素、油脂和GABA含量同步下降。以上结果表明,MT协同Ca2+可通过调控Ca2+、ROS、GABA信号及虾青素和油脂合成相关基因表达水平从而提高虾青素和油脂的积累。