生物柴油在新能源的研究领域的地位已变得越来越重要。近年来，生物柴油产业发展势头迅猛，但其原料主要为大豆、食用废油及棕榈。微藻这一优良资源并未被广泛利用，这除了技术限制以外，主要还是由于相关研究未能深入探明微藻代谢的本质。本文以小球藻为材料，首先分析了不同的培养基的组分对油脂积累和油脂成分的影响。进一步地，在构建小球藻油脂合成代谢网络的基础上，对小球藻的异养培养开展了代谢通量分析。试验结果显示，以BBM为基础培养基，藻细胞生长速率峰值出现在接种后第12d，比生长速率方面，氮源(NaNO3)浓度0.5g/L处理最低，为0.731，其他处理(NaNO3浓度高于或低于0.5g/L)均高于0.731。藻细胞油脂含量最高的时间为接种后12d，氮源(NaNO3)浓度从0.5g/L下降到0.125g/L，12d油脂含量从21.6%上升到32.0%。通过对小球藻油脂合成代谢途径相关文献的检索，构建了小球藻油脂合成代谢网络，包括7个反应的糖酵解途径(EMP)、2个反应的戊糖磷酸途径(HMP)、5个反应的三羧酸循环(TCA)和11个反应的脂肪酸合成途径。以代谢网络为基础，基于反应物质质量守恒定律和代谢反应中间代谢物的拟稳态假设，结合生长曲线和通量平衡分析，低氮浓度促进了糖酵解、磷酸戊糖途径和三羧酸循环的代谢通量上升，显著提高脂肪酸生物合成的代谢通量；在不同生长阶段，12d及以后的脂肪酸生物合成代谢通量要高于起始生长阶段，最终优化后得到小球藻油脂含量为38.9%，比优化前提高了21.70%。