牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）是一种生长周期短、环境适应性强的海洋硅藻。岩藻黄素（Fucoxanthin,Fx）是硅藻的特征性色素,具有良好的生理功能,目前其生物合成途径暂不明晰。本论文开展基于牟氏角毛藻的基因组和转录组测序,研究了不同光质对该藻的岩藻黄素和油脂诱导的差异,旨在人工调控与改良该产物在牟氏角毛藻中合成效率。研究内容与结果如下:牟氏角毛藻的鉴定和岩藻黄素、油脂的分析。将实验室保存的角毛藻进行纯化和形态学鉴定;提取牟氏角毛藻基因组,并以此为模板进行18S r DNA序列扩增,进行鉴定与聚类。结合形态学判定,确定该藻为牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri strain LSS1）;流式细胞仪预估该藻基因组约为55.4M。牟氏角毛藻培养至第8天时,绿光、红光、白光、蓝光实验组的每升藻液中岩藻黄素含量分别为32.37mg,33.77mg,27.37mg,17.25mg;油脂含量分别为16.96mg,16.11mg,15.8mg,15.61mg;DHA、EPA的累积量关系为:蓝光>白光>绿光>红光。牟氏角毛藻基因组测序与组装。利用Illumina二代测序平台测序并质量过滤后约得到9.5Gb数据,基因组覆盖度约为265×。K-mer法预估牟氏角毛藻基因组大小均约为33.9-37.6Mb,杂合度为1.04-1.1%。利用Pac Bio SequelⅡ获得了10.1Gb的牟氏角毛藻DNA三代测序数据,覆盖度约为302×,平均测序长度约为8,294bp,最终获得牟氏角毛藻全基因组序列,总长为35.8Mb,scaffold N50为1,238kp,GC含量为41.34%。牟氏角毛藻基因组的注释。利用MAKER流程的方法进行基因结构预测,共得到10055个蛋白编码基因,基因编码长度平均约为1,937bp,基因累计总长19,474,704bp,占全基因组的54.39%。牟氏角毛藻基因组数据在NR、Swiss-Prot、GO、egg NOG及KEGG数据库中都获得注释的基因数为1542个,占总基因数的15.34%;至少获得一个数据库注释的基因数为7906个,占总基因数的78.63%。通过Repeat Master注释到散在重复序列共计18503个,串联重复序列共计6358个,84个t RNAs,42个r RNAs,和2个sn RNAs。在牟氏角毛藻核基因组中鉴定到17种转录因子家族,包括HSF热激蛋白家族,C2H2,b ZIP,C3H等。牟氏角毛藻叶绿体组装注释到大小为116,415bp的不含内含子的圆形双链DNA分子结构,其中包含一个大小为61,902bp的LSC,39,361bp的SSC及2个大小为7,576bp的IRs。该叶绿体含有30个t RNA,66个CDS,16个r RNA。其中注释到碳代谢关键酶核酮糖二磷酸羧化酶大、小亚基。牟氏角毛藻基因组中存在C3,C4,CAM代谢的关键酶基因,但具体通过何种方式进行碳代谢还未可知。牟氏角毛藻含有硝酸盐、铵盐、尿素、氨基酸转运蛋白,但缺乏亚硝酸盐、聚胺、寡肽、平衡型核苷转运蛋白与氰酸裂解酶。还注释到高亲和力磷酸转运子,低亲和力磷酸转运子,钠依赖型磷酸转运子,无机磷酸盐转运蛋白等P代谢所需蛋白,未注释到脂磷酸磷酸酶。牟氏角毛藻能注释到假说中岩藻黄素代谢中大多数的酶,但未能注释到β-胡萝卜素羟化酶,能注释到新黄质合酶（NXS,该酶在其他硅藻中尚未见报道）。不同光质条件下牟氏角毛藻转录组分析。采用Illumina Hi Seq技术对不同光质条件培养的牟氏角毛藻开展RNA-seq测序。基于TPM法,分析了白、红、蓝、绿四种光质下代谢基因表达,获得16个模块,鉴定到3个模块与油脂色素代谢高度相关,共涉及605个候选基因。对模块中的hub gene进行注释共得到2个转录因子均属于HSF热激蛋白家族。本研究对牟氏角毛藻细胞核基因组及叶绿体基因组进行了解析,分析其碳固定、氮代谢及磷代谢通路,对该藻后续的改造及探究硅藻进化提供基础数据。光质转录组分析,揭示了该藻岩藻黄素的部分合成途径相关基因的表达调控网络,可为破解岩藻黄素合成途径及其调控机制打下基础。