硅藻的模式生物三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)被认为是生物柴油的理想来源,但大体而言微藻生物质能源的工业化发展受限于产量及提取成本等因素。随着现代分子生物学技术的发展,我们可以对相应藻株进行基因水平的改造。本研究以前人发现的能高效提高三角褐指藻总脂和甘油产量的甘油三磷酸脱氢酶(Glycerol-3-phosphate dehydrogenase,GPDH)为基础,通过蛋白序列分析对此酶在三角褐指藻中的两种亚型GPDH2和GPDH3,本研究通过分子生物学手段进行目的基因过表达、设计人工microRNA对两种亚型进行干扰来对其功能进行研究。通过成熟高效的遗传转化体系,成功获得GPDH2和GPDH3内源基因过表达工程藻株OEG2、OEG3;人工microRNA干扰藻株AMiG2和AMiG3。通过对这4种突变工程藻株的生理生化分析研究此基因两种亚型的功能。研究结果发现过表达GPDH2和GPDH3的藻株在对数期前期的生长速率与叶绿素a含量有明显提高,光合作用效率有轻微改变。两株GPDH2过表达突变工程藻中总脂含量分别降低25%、18%,甘油总产量分别提高27%、24%;两株GPDH3转化藻中脂质含量相比野生型提高114%、83%,甘油含量减少7%、5%;对比不同脂肪酸含量的变化发现,GPDH2对脂肪酸C14:0,C16:1固定有一定的偏好性,GPDH3则对脂肪酸C16:0含量的提高有较大的促进作用。研究结果初步阐明了三角褐指藻中GPDH2具有更强的甘油三磷酸酶活性,可诱导更多的三磷酸甘油脱磷产生甘油;GPDH3具有更强的脂肪酸固定作用,三磷酸甘油更多的偏向于结合脂肪酸先形成磷脂酸,最终合成甘油三酯以提高总脂含量。另外,通过人工microRNA干扰,特异性降低GPDH2和GPDH3转录表达后也取得了与上述研究相吻合的结果。本研究结果提升了对三角褐指藻的甘油三磷酸脱氢酶不同亚型功能的认知,同时也获得了性状优良的高产油脂、高生长速率的三角褐指藻工程藻株,为推动微藻资源高值化利用提供了理论依据和新的思路。