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藻类为了适应水中低 CO2浓度环境并保持较高的光合作用效率，会形成一种CO2浓缩机制（CO2 concentrating mechanism，CCM），该机制能有效提高藻类吸收无机碳的能力，以保证光合作用中 CO2的供应。CCM机制是藻类生理生态学研究的重点内容之一。小球藻（Chlorella）是一种常见的单细胞真核绿藻，其分布范围广，生长速度快，易于大规模培养，是研究 CCM机制的良好实验材料。 本文以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidesa）为材料，首先研究了不同CO2浓度和光照强度对其 CCM的影响，再利用转录组测序方法来筛选高和低CO2条件下差异表达的基因，最后利用荧光定量 PCR技术对部分差异序列进行了验证。希望该探究可以为藻类 CCM机制、CCM相关基因的发现及其功能研究提供参考。 （1）比较了两种光照强度[25和75μmol/(m2·s)]、两种 CO2浓度（空气CO2和4倍空气 CO2）两两组合共4组条件对蛋白核小球藻生长和CCM相关生理指标及基因表达的影响。结果发现蛋白核小球藻在高光高 CO2条件下生长最快，而在低光低 CO2时生长最慢；低光高 CO2组培养液中总无机碳（DIC）浓度为1163.3μm ol/L，显著高于其它3组；高光低 CO2组 pH补偿点最高，而低光高CO2组 pH补偿点最低，分别是9.8和8.7。高光低 CO2组最大光合速率 Vmax和最大光合速率一半时的无机碳浓度 K1/2(DIC)最小，分别是218.03μmolO2/(108cell?h)和94.20μmol/L，其 Vmax是其它3组的52.48％-79.01%，K1/2(DIC)是其它3组的50.02%-80.63%。高光低 CO2组藻的胞外碳酸酐酶（C A）活性最高，达到3.04 U/107细胞；而低光低 CO2组α-C A基因表达量最高。以上结果说明该藻既能利用 CO2又可以利用 H CO3-做为碳源；高光高 CO2有利于蛋白核小球藻的生长，但低 CO2浓度可以提高藻细胞的光合无机碳亲和力、胞内外 C A活性及诱导α-C A基因的表达。 （2）选取75μmol/(m2·s)光照强度，分别在4倍空气 CO2和空气 CO2条件培养2h后的蛋白核小球藻，运用高通量测序技术进行了转录组测序和分析。两个样本测序序列合并组装一共获得32,662条 unigenes。基因功能注释分析结果显示，注释到gene ontology（GO）的unigene共有7348条，其中参与的生物学过程、细胞组成及分子功能中，GO注释基因最多的分别是代谢过程（16.05%）、细胞和细胞单元（均占24.84%）和催化活性（48.15%）。全部组装序列中共有5954条 unigene被注释到25种 Eukaryotic Orthologous Groups of proteins（KOG）功能分类中，其中注释基因最多的是预测功能（12.14%）。在 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）分析结果表明共有9092条序列映射到293条路径中，最多的是代谢途径（12.25%），其次是次级代谢物的合成（5.32%）。两个样品中共筛选得到51条上调和8条下调的差异表达基因。 （3）选取8条差异基因利用实时荧光定量 PCR进行验证，6条基因的表达与转录组测序结果基本相吻合。其中，硫氧化还原蛋白、基板糖蛋白及叶绿素a/b结合蛋白基因与空气 CO2水平下蛋白核小球藻细胞利用无机碳相关。