微藻在保健食品、水生动物及化妆品等领域已获得广泛的商业应用,化石燃料的日益枯竭和其燃烧引起的环境问题,使微藻生物柴油尽快商业化成为各界追求的目标。微藻工业生产面临的关键问题是培养成本与能源消耗过高,生物污染特别是原生动物鞭毛虫的污染及氧胁迫造成的产率低是重要的原因。论文以淡水绿藻普通小球藻为研究对象,以提高油脂产率LP或细胞产率为研究目标,以非无菌条件下低成本、无污染培养小球藻以及在不增加脱氧设备的前提下缓解氧胁迫对细胞的伤害为研究策略,不断优化培养条件,并对三重胁迫提高油脂含量LC进行了研究,为微藻特别是淡水藻的大规模培养提供理论依据和技术支持。（1）在培养基中添加一定浓度NaHCO₃并控制pH 9.5可完全抑制鞭毛虫的生长。通过等渗透压培养、DNA凝胶电泳图谱分析、细胞完好性鉴定、细胞形态观察及细胞活性研究等方法,发现初始pH 9.5的160 mM的四种无机盐都能不同程度地抑制鞭毛虫的生长,抑制效果大小排序是NaHCO₃﹥KHCO₃﹥NaCl﹥KCl。pH 7.5-9.5的160 mM NaHCO₃能有效抑制鞭毛虫的生长,抑制效果随着pH的上升而增强,pH 9.5时很难观察到鞭毛虫的存在。细胞膜破损和调节性细胞容积增大功能受损是鞭毛虫致死的两种可能机制。（2）选取抑制鞭毛虫效果最佳的NaHCO₃,系统考察其对小球藻的影响,并与NaCl比较。结果显示加入NaHCO₃能起到稳定培养液pH的作用。在0-80 mM范围内,NaHCO₃浓度增加可为藻细胞提供更多的碳源,促进细胞生长;NaHCO₃浓度过高如160 mM则会抑制细胞生长,细胞密度显著低于160 mM NaCl组。同时发现NaHCO₃会使单个细胞质量和体积显著增大,并引起藻细胞团聚。与NaCl相比,NaHCO₃对细胞生长的影响要复杂得多,由于培养条件的不可控性,因此在锥形瓶中并不能清晰了解胁迫作用的确切机制。（3）为了深入研究NaHCO₃与NaCl对小球藻的不同影响,在锥形瓶研究的基础上,将实验放大到3 L光生物反应器中进行并严格控制培养参数。结果表明,在pH 7.5、8.5及9.5的条件下,160 mM NaCl组的DCW_max均大于相同pH条件下的160 mM NaHCO₃组。培养液加入NaHCO₃后细胞生长最佳pH由7.5变为8.5,这归因于NaHCO₃的加入提高了溶解CO₂浓度[dCO₂]。NaHCO₃比NaCl更能促进油脂积累,pH 9.5的160 mM NaHCO₃条件下获得了最高LC和LP,分别为494 mg?g^-1和44.5mg?L^-1?d^-1。溶解无机碳（DIC）对油脂生成的刺激作用可能是高pH条件下的高[CO₃^2-]所致。160 mM NaHCO₃引起的细胞团聚是小球藻缓解高浓度DIC压力的一种应激机制,且细胞团聚需要氮元素的参与。实验结果说明NaHCO₃对藻细胞的影响与NaCl或盐度的影响有区别。160 mM NaHCO₃的培养基都未灭菌,且都未发现鞭毛虫污染。（4）探讨氧胁迫对小球藻的有害影响,深入分析NaHCO₃缓解氧胁迫的机制。结果表明,培养液中高溶解氧浓度[dO₂]的氧胁迫对细胞的生长和代谢均有不利影响,降低了LP和细胞产率,有害影响程度与活性氧ROS含量正相关。在高[dO₂]（400%饱和溶解氧）条件下,在培养基中加入160 mM NaHCO₃,缓解了部分氧胁迫的副作用,LP和细胞产率分别提高了139%和98%。NaHCO₃缓解氧胁迫的机制主要有两条:一是显著增强了ROS酶类清除系统;二是激活了CO₂浓缩机制,增加了光合作用而抑制了光呼吸作用。（5）研究三重胁迫对小球藻油脂积累的影响。结果显示,在前述实验pH 9.5+160 mM NaHCO₃或pH 9.5+160 mM NaCl双重胁迫的基础上,引入氮限制形成三重胁迫,发现LC均有一定程度的提高,且pH 9.5+160mM NaHCO₃+氮限制条件下LC高达510 mg?g^-1。在胞外氮源耗尽之后,细胞将被迫消耗叶绿素来继续生长,因此光合作用效率和细胞生长速率均有所下降;与此同时,细胞改变代谢途径而积累油脂。论文从锥形瓶、培养瓶到3 L光生物反应器的一系列放大实验中,加入160 mM NaHCO₃的培养基都未灭菌,在pH 7.5-9.5时都有效抑制了鞭毛虫污染,特别在pH 9.5时很难观察到鞭毛虫的存在,实现了非无菌条件下低成本、无污染培养小球藻。