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DHA,又称“脑黄金”,全名二十二碳六烯酸,是一种多不饱和脂肪酸,人体自身难以合成,必须从外界摄取。目前DHA的主要来源是脂肪含量高的海洋鱼类。然而,鱼油还具有加工成本高、易氧化、易污染等缺点,因此破囊壶菌作为DHA生产的可替代来源已逐渐成为研究热点。本课题研究了四株破囊壶菌Aurantiochytrium sp.PKU#Sw7、Aurantiochythrium sp.PKU#SW2、Thraustochytriidae sp.PKU#Mn4 和Thraustochytriidae sp.PKU#Mn 16,明晰其生长与油脂含量、组分的关系。研究表明,四株破囊壶菌的DHA含量约占总脂肪的32.56%～43.90%;破囊壶菌的缓慢生长期、快速生长期、平台生长期及缓慢衰老期分别为培养8h、20h、32h和40h。其中破囊壶菌 Aurantiochytrium sp.PKU#Sw7和Thraustochytriidae sp.PKU#Mn16的主要油脂组分为十四烷酸、十六烷酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸(DHA),且总油脂(20h)可达细胞干重的71.74%和69.81%。本课题通过对不同培养时间(8h,20h,32h,40h)Aurantiochytrium sp.PKU#Sw7和TThraustochytriidae sp.PKU#Mn16的转录组进行测序,明晰其在不同生长时期脂肪酸合成相关酶的转录表达基因差异情况。研究表明,通过测序获得了与参考基因的平均比对率为96.58%的高质量clean reads。基于基因表达水平的分析相关系数研究,对于同一破囊壶菌而言,随着生长时间的延长,基因表达差异逐渐减小;对于不同破囊壶菌,在相同培养时间基因表达的规律相似。通过KEGG Pathway注释,确定了脂肪酸生物合成主要途径的相关酶基因信息,包括脂肪酰基-CoA(FAS)、乙酰辅酶A酰基转移酶(ACAA)、脂肪酸ω水解酶(CYP86)和3-氧酰基-ACP还原酶(fabG)等,构建了破囊壶菌脂肪酸合成途径,涉及到脂肪酸生物合成、脂肪酸延长、脂肪酸去饱和、TAG合成和TAG代谢等途径。本课题通过比较不同氮源限制条件下Thraustochytriidaesp.PKU#Mn16和Aurantiochytrium sp.PKU#Sw7的生长及油脂组成情况,明晰了氮调控作用对DHA合成关键酶的影响。研究表明,不同氮源培养的菌体总油脂成分大体一致,主要为 C14:0、C16:0、C18:0、C18:3、C20:5、C22:5、C22:6,占总脂肪酸比例最多两种是C16:0(十六烷)和C22:6(DHA),与破囊壶菌在四个生长时期的油脂成分结果相似。同时在这四种氮源不同浓度中,使得PKU#Mn16菌体生物量、总脂肪酸和DHA积累最佳的分别是:谷氨酸钠5 mM,尿素50 mM、硝酸钠5 mM,硫酸铵1 mM;PKU#Sw7的是谷氨酸钠15 mM,尿素30 mM,硫酸铵1 mM,硝酸钠50 mM。通过本课题的研究明晰了不同破囊壶菌生长与DHA合成及油脂组分的关系;明晰了不同培养时间里DHA合成的基因转录表达差异,并获得了 DHA合成相关酶基因;通过不同氮源胁迫,探索了氮源种类差异对破囊壶菌合成油脂及DHA的影响,为研究DHA合成代谢途径机理奠定了理论基础。