叶黄素（Lutein）是一种重要的光合色素,因颜色鲜艳且能预防光氧化损伤被广泛用作饲料添加剂和功能性营养素。与万寿菊相比,使用海洋微藻生产叶黄素具有产量高、可生产多种高附加值副产物、不浪费淡水资源等优点。本论文通过优化海洋衣藻（Chlamydomonas sp.JSC4）的培养条件,以期提高其叶黄素生产效率。同时对衣藻JSC4的转录组学及相关基因的表达水平进行了分析,并进一步探究了微藻生产叶黄素的调控机制。主要研究结果如下:考察了不同营养条件对衣藻JSC4生产叶黄素的影响。结果表明,在Modified Bold Basal 3N培养基中,硝酸钠浓度和海盐浓度分别为1000 mg/L和2%时,衣藻JSC4的细胞生长和叶黄素产量最佳。随后,采用盐度梯度策略将衣藻JSC4的叶黄素产率显著提高至1.92 mg/L/d,这一策略模拟户外培养过程中水分蒸发、盐度提高的现象,为叶黄素的大规模生产提供有利支撑。考察了光波长和温度对衣藻JSC4生产叶黄素的影响。结果表明,衣藻JSC4在白光和35℃条件下细胞生长最快,而在蓝光和低温条件下叶黄素含量最高。随后采用温度梯度策略以及光波长和温度相结合的两阶段培养策略进一步提高衣藻JSC4的叶黄素产量。其中,两阶段培养策略可使衣藻JSC4的叶黄素含量从2.52 mg/g显著提高至4.24 mg/g,进而使叶黄素产率达3.25 mg/L/d。采用Illumina HISeqTM 2000高通量测序技术对衣藻JSC4进行转录组测序,将获得的unigene与NR、NT、KO、Swiss Prot、PFAM、GO、KOG数据库比对,并进行功能注释,解析了衣藻JSC4的类胡萝卜素合成途径。探究了光照强度对衣藻JSC4积累叶黄素的影响。结果显示,当光照强度为625μmol/m2/s时,叶黄素产率最高可达5.08 mg/L/d,该结果高于大部分分批自养微藻生产叶黄素的相关报道。值得注意的是,强光照条件虽有利于提高细胞生长速率,但不利于叶黄素积累。为进一步探究不同光照条件下微藻积累叶黄素的调控机制,对叶黄素合成途径关键基因的转录水平进行了分析,发现在强光照条件下lut1基因的转录水平明显下调,与叶黄素含量的变化趋势相一致。探究了温度对衣藻JSC4的细胞生长和细胞内各组分含量的影响。结果表明,低温（20℃）条件有利于衣藻JSC4积累叶黄素和不饱和脂肪酸,而碳水化合物、蛋白质和油脂的含量分别在40℃、30℃和20℃条件下最高。研究还发现低温（20℃）条件下类胡萝卜素合成途径基因psy、pds、crt L-b、crt Z、zep、lut1,和油脂合成途径基因bccp、bc、αct、βct的转录水平均明显上调。