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类胡萝卜素(番茄红素,β-胡萝卜素,玉米黄质等)是一类具有重要实用意义的色素,商业上被用作食品着色剂,营养保健品,化妆品,药品等。巴氏杜氏藻(Dunaliella bardawil,简称巴氏藻)作为杜氏藻属的一员,能在高光强、营养缺陷和高盐等胁迫条件下大量积累β-胡萝卜素,其类胡萝卜素生物合成途径受到各种酶的催化和调控。类胡萝卜素异构酶(CRTISO)是类胡萝卜素生物合成途径中的关键酶之一,催化顺式番茄红素转化为全反式番茄红素,产物最终被环化酶催化成α-或β-胡萝卜素。本论文结合反转录PCR、简并PCR和快速扩增c DNA末端(RACE)等实验方法,率先从巴氏藻中分离得到CRTISO基因(Db CRTISO)的cDNA序列。cDNA长度为2226 bp,预测并克隆的ORF长1488 bp,编码495个氨基酸,预测的蛋白质分子量约为54.35 kDa。通过基因组步移得到Db CRTISO的基因组序列和启动子序列,其中基因组长7068 bp,包含16个外显子和15个内含子,启动子长2126 bp。保守结构域分析发现DbCRTISO存在类胡萝卜素异构酶特有的结构域carot_isom。同源比对和进化树分析发现DbCRTISO与莱茵衣藻CRTISO的亲缘关系最近。分析DbCRTISO启动子的转录因子结合位点,发现存在GATA盒、CCAAT盒和GT1GMSCAM4等调控元件,推测DbCRTISO基因的表达可能与光调控、温度和盐调控有关,其中盐调控元件的发现,有助于在转录水平上研究巴氏藻在高盐环境下的类胡萝卜素合成机制。为了验证巴氏藻类胡萝卜素合成的关键酶基因的功能,将巴氏藻和欧文氏菌有关番茄红素合成的酶基因进行组合与替换,构建了质粒pACCRT-GGPS-IB,pACCRT-GGPSI-PSY,pACCRT-E-DbPDZ和pACCRT-E-DbPDZC,在大肠杆菌DH5α中表达。巴氏藻的DbGGPS和DbPSY能替代欧文氏菌的crt E和crt B,使转化子积累番茄红素。但DbPDS、DbZDS和DbCRTISO的联合表达不能直接代替欧文氏菌的crtⅠ把八氢番茄红素转化成番茄红素。这个过程可能还需要另一个异构酶——ζ-胡萝卜素异构酶(Z-ISO)的参与。