本研究以东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)和米氏凯伦(Karenia mikimotoi Hansen)为对象,采用高通量转录组学、荧光定量PCR和生理生化等多种研究手段,揭示东海原甲藻在氮、磷限制条件下的氮磷代谢网络及其调控机制,以及相较于氮磷饱和条件下,在磷限制条件下进行不同形态磷源恢复时,东海原甲藻氮、磷代谢相关基因的相对表达丰度和差异,并阐明米氏凯伦藻在氮磷饱和条件下的氮、磷代谢网络及其调控机制,从而为探讨磷营养结构的改变对浮游植物种间竞争的影响和开展海洋赤潮藻类对不同磷源利用特征的研究提供一定的分子理论依据。采用RNA-seq技术鉴定不同条件下东海原甲藻基因的表达差异,并获取饱和条件下米氏凯伦藻的转录本基因库及构建米氏凯伦藻氮磷转运和同化利用假定模型。通过荧光定量PCR技术验证转录组学的结果,并分析东海原甲藻在磷限制条件下进行不同形态磷源恢复时,氮、磷代谢相关基因的相对表达丰度和差异;最后通过生物信息学分析,并结合细胞密度计数、光合作用效率测定和磷营养盐测定等探索东海原甲藻的氮磷代谢途径,构建东海原甲藻氮磷转运和同化利用假定模型。氮限制12h条件下,通过RNA-seq发现了东海原甲藻差异表达基因,其中有34个基因上调、31个基因下调;磷限制12h条件下,也发现了东海原甲藻差异表达基因,其中有224个基因上调、507个基因下调。荧光定量PCR证实了高通量转录组学的差异表达结果的可靠性。结果发现缺磷处理后,RNA转运、氧化磷酸化、光合作用、胞吞作用、嘧啶代谢、糖酵解/糖异生作用、氨基酸生物合成代谢、维生素消化吸收、内质网内的蛋白质加工过程等相关的基因表达显著下调,而核糖体蛋白代谢途径的基因的表达显著上调;缺氮处理后,RNA转运、氧化磷酸化、光合作用、胞吞作用、嘧啶代谢、氨基酸生物合成代谢、烟酸盐和尼克酰胺代谢、维生素消化吸收、内质网内的蛋白质加工过程等相关的基因表达显著下调,而核糖体蛋白代谢途径的基因的表达显著上调。结合高通量转录组学基因注释和KEGG分析,构建了东海原甲藻和米氏凯伦藻氮磷转运和同化利用假定模型,较详尽地呈现了氮、磷代谢网络及其调控机制。研究发现东海原甲藻、米氏凯伦藻细胞膜上除存在几种常见的转运蛋白基因外,还存在直接吸收大分子有机物的转运蛋白基因,为聚胺转座子(PUT,Polyamine transporter)、寡肽转座子(PepT,Oligopeptide transporter);此外,东海原甲藻细胞膜上还存在核苷转座子(ENT,Nucleoside transporter),而米氏凯伦藻则拥有4种类型的脲酶辅助蛋白UreD/F/G/H,这些都使得东海原甲藻、米氏凯伦藻在利用可溶性有机氮、浮游植物种间竞争和群落演替方面较其他浮游植物种类占有较大优势,这可能是国内相应海域频繁爆发东海原甲藻和米氏凯伦藻赤潮灾害的原因之一。此外,东海原甲藻、米氏凯伦藻细胞膜上除存在常见的无机磷酸盐转座子(Inorganic phosphate transporter)外,还存在无机二磷酸酶/氢转移焦磷酸酶(inorganic diphosphatase/hydrogen-translocating pyrophosphatase)基因、ATP结合盒转座子(ABC transporter)、能直接吸收大分子溶解态有机磷的磷脂转座子(Phospholipid transporter)和有机膦酸酯跨膜转运ATP酶基因(organic phosphonate transmembrane-transporting ATPase)。此外,东海原甲藻细胞膜上还存在直接吸收小分子溶解态有机磷的戊糖磷酸转座子(Triose-phosphate transporter)基因。两种藻均含有碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase),只不过东海原甲藻的碱性磷酸酶基因位于细胞膜上,而米氏凯伦藻则位于细胞外基质中,且两种藻都为混合营养型甲藻。研究表明,自然海域中与小分子有机磷(焦磷酸、ATP)和大分子有机磷(磷脂、有机膦酸酯)结构相似的溶解有机磷在一定程度上也可以为东海原甲藻赤潮的爆发和维持提供磷源。