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虾青素具有强大的抗氧化能力,广泛应用于食品、医疗保健品、药品等领域。雨生红球藻作为天然虾青素的最佳来源,越来越受到人们的关注。由于雨生红球藻生活周期复杂、细胞形态多样且对环境变化敏感,一旦发生不良转变将导致其生长缓慢甚至停滞、或者造成虾青素无法正常合成。因此,本文以雨生红球藻为研究对象,研究培养过程中不同刺激条件下的细胞形态、生理生化组分和显微结构的变化现象,总结其形态转化规律,明确细胞形态转化与刺激因子的对应关系。主要结论如下：(1)游动细胞、不动细胞、厚壁孢子分别是藻细胞数量增长、细胞干重积累、虾青素累积的主要细胞形态。(2)兼养培养能促使细胞形态维持在绿色营养细胞状态,且该方式下细胞生长速率高于异养和光自养培养。光自养(以C02作为碳源)与其它营养方式相比,可加快营养细胞向厚壁孢子转化的过程,并且连续通入CO2可满足诱导过程中碳的需求,最终诱导得到的胞内虾青素含量可占细胞干重的4.13%,与不通CO2相比提高了22.73%。(3)0.005 mg/L的植物激素ZYJS-1804能促进雨生红球藻的孢子萌发、增加胞内叶绿素含量,因而能大幅提高细胞生长速率。与对照组相比,细胞数目、叶绿体体积和叶绿素含量分别增加了63.49%、22.59%、38.36%。而0.5 mg/L的ZYJS-1804能促进虾青素积累,具体表现在促进营养细胞向厚壁孢子快速转化、加快胞内虾青素大量累积。基于不同浓度的ZYJS-1804作用效果,提出了两阶段ZYJS-1804添加策略。两阶段添加实验组最终的干重和虾青素含量分别是对照组的1.16倍和1.14倍。(4)诱导过程中,白天温度控制在23～28℃,晚上温度低于28℃有利于虾青素和生物量积累；户外实验也证实了这一结论,控温实验组的净生物量产率(2.34 g/m2/d)和净虾青素产率(60 mg/m2/d)分别是对照组的5.00倍和2.90倍。上述实验结果为人工调控雨生红球藻细胞形态在细胞增殖过程向有利于生物量增长,在诱导过程向虾青素积累的方向转变提供理论依据,有助于提高虾青素产率。