三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum),作为单细胞硅藻代表性藻种,全基因组已经测序,已成为一种深入研究的模式硅藻。其具有生长快、不占耕地、易于培养等特点,可积累高水平的脂质及ω-3长链多不饱和脂肪酸EPA等,可作为EPA生产的来源物种。而EPA等ω-3长链多不饱和脂肪酸又是人类营养的重要成分,在医药、保健、化妆品等方面都具有广泛的用途。本论文针对三角褐指藻的多不饱和脂肪酸的生物合成途径,对其中的潜在关键节点开展了研究。通过分子生物学和基因工程手段,克隆了三角褐指藻的Δ9去饱和酶基因SAD、PtD9以及Δ12去饱和酶基因PtD12和短链脱氢酶基因SDR,构建了重组表达载体,导入三角褐指藻分别进行基因过表达,研究了这些基因对多不饱和脂肪酸合成途径的影响。另外,通过PtD9和PtD12在三角褐指藻中的双基因共表达,研究了PtD9和PtD12在三角褐指藻中共表达对多不饱和脂肪酸合成的影响。通过对这一系列单基因及双基因过表达的三角褐指藻转化藻株进行生理生化指标的测定,发现各转化藻株与野生型藻的生长周期及光合作用效率无明显差别,但是在中性脂含量和脂肪酸成分上发生了明显改变:单基因转化藻和双基因转化藻的中性脂含量都显著提升;SDR和SAD转化藻的多不饱和脂肪酸含量尤其是EPA含量都显著提高;而PtD9转化藻及双基因转化藻PtD9-D12的饱和脂肪酸及单不饱和脂肪酸的含量则显著提高。通过本研究,鉴定了三角褐指藻Δ9去饱和酶基因SAD、PtD9以及Δ12去饱和酶基因PtD12和短链脱氢酶基因SDR在多不饱和脂肪酸合成途径中的作用,同时获得了多不饱和脂肪酸含量显著提升的代谢工程藻株,为进一步阐明微藻多不饱和脂肪酸合成途径提供了基础,同时为微藻资源的高值化利用提供了新的思路。