虾青素具有特殊的结构,因而赋予了其十分强的抗氧化能力,由于这一特性被广泛应用于食品、医疗保健品、化妆品以及水产动物的养殖中。虾青素的来源主要分为人工化学合成和天然来源,目前众所周知天然虾青素的最佳出处是雨生红球藻,但其仍然面临着高生产成本和低产率的挑战。在雨生红球藻的培养过程中,外源添加植物生长调节剂可以在一定程度上促进微藻的生长以及虾青素的积累。肌-肌醇是一种六倍环己烷醇,肌醇MI作为信号分子在植物的发育、代谢和信号转导中起协调作用。但还未见有关于MI应用于提高雨生红球藻中虾青素含量及其机制的研究。本研究研究了外源MI对雨生红球藻生长以及虾青素积累的影响,通过测定ROS水平以及一系列相关基因的表达水平检测与分析,初步阐明MI在非生物胁迫条件下诱导雨生红球藻虾青素高效积累的作用机制。为进一步提高虾青素含量,通过药理学实验研究了乙烯（Ethylene,ET）对MI诱导下微藻生长以及虾青素积累的影响,进一步研究了MI介导ET对雨生红球藻代谢产物积累、合成的机制。为提高虾青素产量以及商业化生产提供了新的指导思路。研究的具体结果如下:（1）在高光缺氮条件下,使用BG-11作为基础培养基,外源添加不同浓度的肌醇MI对培养对象雨生红球藻进行诱导。当培养基中MI浓度为200μM时,雨生红球藻H.pluvialis LUGU的生物量和虾青素含量分别达到了0.94 g L-1和28.24 mg g-1,分别是对照组的1.10和1.62倍。MI处理后的油脂含量也显著提高,在第13天达到了51.17%,是对照组的1.35倍。非生物胁迫联合MI处理后微藻的生理生化组分也随之发生改变,具体表现在蛋白质含量增加和碳水化合物含量下降;MI的添加降低了雨生红球藻细胞内活性氧ROS水平,上调了与抗氧化过程相关的基因表达水平;且外源添加MI后,与虾青素和油脂合成途径相关基因的相对表达量均伴随着不同程度的显著上调。综上所述,肌-肌醇MI在非生物胁迫条件下通过调控雨生红球藻虾青素、油脂合成途径上的相关基因以及抗氧化酶相关基因的相对表达量,进而提高了微藻的生长以及代谢产物的积累。（2）与此同时,本研究还建立了在高光照、氮缺陷条件下MI协同乙烯的促进剂ETH促进雨生红球藻高效积累两种高附加值代谢产物（虾青素与油脂）的策略。MI联合300μM ETH处理后获得的生物量达到了1.06 g L-1、虾青素和油脂含别达到了33.08 mg g-1和56.40%,是单独MI处理的1.14、1.17和1.10倍。ETH处理后雨生红球藻细胞中ET含量显著升高,达到了单独MI组的1.24倍。外源ETH的处理降低了细胞内活性氧ROS水平,是单独MI处理组的0.85倍。ETH处理显著上调了抗氧化酶相关基因的表达水平;生长相关基因rbc L、虾青素合成途径相关基因和油脂合成途径相关基因的表达水平在ETH处理后均上调了一定水平。这说明了在MI诱导条件下,外源添加的ETH可以通过调控生长相关基因的相对表达量从而调节雨生红球藻的生长;通过调控两种高附加值代谢产物生物合成途径上相关基因的表达水平,从而调节雨生红球藻虾青素和油脂的积累。（3）为了进一步解析乙烯在调节微藻细胞生长、虾青素合成以及油脂积累中的作用及机理,进一步通过药理学实验探究在非生物胁迫联合MI处理条件下乙烯对微藻虾青素以及油脂积累的调控机制。结果表明,外源添加乙烯的抑制剂1-MCP后微藻的生物量、虾青素以及油脂含量均受到了不同程度的抑制。1-MCP处理后雨生红球藻细胞中ET含量显著降低,只有单独MI处理组的0.72倍。而1-MCP的处理相较单独MI处理组ROS水平上升。与单独MI处理组相比,1-MCP处理后雨生红球藻生长相关基因、虾青素和油脂合成相关基因以及抗氧化酶相关基因的表达水平都显著降低。另外测定了自噬相关基因atg8表达水平,发现ETH的处理会使其显著上调,达到单独MI处理组的1.25倍,而抑制剂1-MCP处理后会降低,只有单独MI处理组的0.87倍。这证明了细胞的自噬活动可能被激活,参与微藻营养循环以及生理生化过程。结果表明,MI可能通过介导ET对微藻的抗氧化系统以及自噬活动进行调控,提高了非生物胁迫条件下雨生红球藻的抗氧化能力并诱导其积累虾青素。