光合微藻作为化妆品、食品、药品、工业材料、生物能源和生物柴油等原料的重要来源,有广阔的应用前景。虾青素是一种类胡萝卜素,多存在于微藻、水生动物和酵母中,因其抗氧化特性受到广泛关注。雨生红球藻在压力条件下能够积累高达自身干重5-6%的虾青素,是工业生产天然虾青素的重要来源。然而,目前微藻的生产效率仍处于较低水平,限制其大规模生产的发展前景。除了提高藻种品质和优化培养条件,使用化学诱导剂也能够有效地提高微藻的生产效率。本研究测定了8类化学诱导剂中的23种化合物对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis NIES 144)中虾青素积累量的影响。结果表明,氧化剂类和信号转导因子类化学诱导剂能够显著地提高雨生红球藻中虾青素积累量。为了探究化学诱导剂对虾青素合成过程影响的作用机理,我们利用基于质谱的代谢组学方法鉴定化学诱导剂处理条件下雨生红球藻的代谢组学特性,然后应用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和权重代谢网络分析(WGCNA)鉴定与虾青素积累相关的代谢调控模块和核心代谢物。液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)分析表明草酰乙酸和NADPH等中心碳代谢物和能量代谢物在虾青素合成过程中起到了重要作用;同时,气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和WGCNA鉴定到了与氧化剂类和信号转导因子类化学诱导剂对雨生红球藻虾青素积累调控作用相关的代谢模块和核心代谢物。而且,进一步分析发现,这两类化学诱导剂对虾青素合成过程的调控机理可能不同。这项研究在雨生红球藻合成虾青素的分子机理和代谢调控网络方面起到了重要的作用,也为进一步探索能够提高虾青素产量的化学诱导剂奠定了基础。