硅藻是海洋浮游植物主要类群,分布广泛且多样性高。硅藻也是海洋生态系统的主要初级生产者,贡献了约40%的海洋初级生产力,对维持海洋生态系统稳定具有十分重要意义。假微型海链藻作为首个被全基因组测序的模式硅藻,广泛应用于重要生态功能和环境变动响应研究。假微型海链藻基因组虽然已经解读,但仍缺乏高质量的基因组注释信息。硅藻的生态成功表明其进化了一系列应对环境变动的策略和机制,目前围绕硅藻对环境营养盐变动的生理和分子响应已有很多研究,但这些研究主要集中在硅藻对某一特定营养盐变动的响应,而在硅藻应对不同营养盐限制的共有和特有响应机制方面知之甚少。本论文以假微型海链藻CCMP 1335藻株为研究对象,综合运用全谱蛋白质组学技术、蛋白质基因组学分析策略、iTRAQ定量蛋白质组学技术以及qPCR定量分析方法,结合生物信息学分析,分别对三个生长期和三种营养盐限制条件下的蛋白质组进行分析,获得假微型海链藻蛋白质组草图,并基于蛋白质基因组学分析补充和完善假微型海链藻基因组注释;结合生理参数分析比较其在氮、磷和硅限制条件下差异表达蛋白及生物学过程,探讨假微型海链藻应对不同营养盐限制的共有和特有响应机制。取得的主要研究结果如下:（1）运用多种蛋白质提取方法以及分步提取和富集策略,利用高分辨率生物质谱仪对假微型海链藻三个生长期样品进行全谱蛋白质组分析,获得假微型海链藻蛋白质组草图。共鉴定到9263个蛋白,约占预测编码蛋白基因的79%,验证了绝大部分假微型海链藻基因组预测基因的翻译表达。每个鉴定蛋白平均匹配到6个特有肽段,每个蛋白序列平均覆盖度为12%。鉴定蛋白中有功能注释的蛋白为6149个,约占有功能注释的预测基因的83%。此外,三个生长期差异表达蛋白的比较分析表明,三个生长期均具有各自明显的代谢特征;（2）运用蛋白质基因组学方法对三个生长期质谱数据、已报道的RNA-seq测序数据和基因组测序数据进行整合分析,发现了 1235个新基因（30个位于注释为假基因序列区域）、979个修正基因、104个可变剪接蛋白和234个存在氨基酸突变位点的蛋白（包括19个新蛋白、32个修正蛋白和183个已注释蛋白）。这些数据大大补充和完善了假微型海链藻基因组的注释,为未来硅藻深入研究提供了宝贵的数据库资源和支撑;（3）比较研究了氮、磷和硅限制条件下假微型海链藻的蛋白质组和生理响应,发现在氮、磷和硅限制条件下营养盐转运和利用的蛋白均分别特异性高表达,且有机氮和有机磷利用蛋白分别在氮和磷限制时显著上调。三种营养盐限制均会抑制碳固定和光呼吸,促进中性脂质和碳水化合物累积。在氮和磷限制时,藻细胞均下调了光合作用、碳固定、叶绿素和蛋白质合成过程,导致细胞内总氮、叶绿素a和蛋白质含量降低,且均上调了碳水化合物代谢过程;而氮限制时,细胞核生物学过程上调,导致细胞内总磷含量增加;硅限制时,藻细胞表现出与氮和磷限制时明显不同的响应:光捕获、叶绿体ATP合成酶以及叶绿体内的转录和蛋白质合成过程均上调,且细胞内叶绿素a和总磷含量显著增加。研究结果揭示了假微型海链藻对三种营养盐限制共同及各自特异的分子响应机制。本论文成功获得高质量假微型海链藻蛋白质组草图,是目前报道的蛋白质组学研究中蛋白鉴定数目最高、最完整的,为未来硅藻的研究提供参考和支持;通过蛋白质基因组学分析,补充和完善了假微型海链藻基因组注释,为获得更完整的假微型海链藻蛋白质组草图以及其分子机制研究提供基础支持。