杜氏藻是一类具有极高研究价值的嗜盐微藻,常生活于盐度较高的湖泊、海洋等咸水水域中。杜氏藻内含有丰富的β-胡萝卜素,其体内的牻牛儿基焦磷酸合酶（Geranylgeranyl pyrophosphate synthase,GGPS）又称GGPP合成酶,在β-胡萝卜素的合成代谢过程中发挥着重要的作用。本研究对15株不同品系的杜氏藻进行培养,利用光学显微镜进行形态学观察,并对其关键生理生化指标进行测定。在此基础上,研究杜氏藻内GGPS酶活与β-胡萝卜素合成的相互关系,并对其GGPS基因特征进行分析。研究结果简述如下:1.杜氏藻的形态特征及生理指标测定。在光学显微镜观察下,杜氏藻以单细胞形态存在,藻细胞颜色为淡绿色,具有两条鞭毛,形态大多数为椭圆形或梨形。细胞外无典型的细胞壁,具有细胞膜、细胞核和一个较大的叶绿体。15株杜氏藻中D3、D5和D10的单细胞个体最大,D1和D14的单细胞个体最小。其中D15生长能力最强。胞内的叶绿素、类胡萝卜素、β-胡萝卜素含量均随时间逐渐增加,其中D1的β-胡萝卜素含量最高,可以作为工业生产β-胡萝卜素的生物反应器。对数期时,D14的GGPS单细胞酶活力最强,GGPS总酶活在对数期高于衰亡期,将GGPS总酶活与β-胡萝卜素含量结合分析可知二者关系为正相关。成熟期时,D4的多糖含量最高,可以用于藻多糖的研究与开发。2.杜氏藻的GGPS基因特征。D8的GGPS基因拼接后全长为1724 bp,其中CDS区1072 bp,5’UTR 136 bp,3’UTR 516 bp。15株杜氏藻的GGPS氨基酸序列中存在突变现象,其中D6的GGPS氨基酸序列突变个数最多,存在十个突变位点;D1、D10、D11和D14中的GGPS氨基酸序列分别存三个突变位点;D2、D9和D15中分别存一个突变位点;D4中存两个突变位点;D3、D5、D7、D8、D12、D13的GGPS氨基酸序列无突变现象。3.杜氏藻GGPS蛋白的结构特征。杜氏藻的GGPS蛋白结构中有α-螺旋、β-折叠和随机卷曲区,三者分别呈螺旋、片状和绳状。GGPS基因无蛋白质跨膜现象,该蛋白整体表现为疏水性。4.GGPS基因的系统发育。15株杜氏藻的GGPS基因同源性较高,编码基因保守,但同一物种的GGPS基因同源性关系较远,故存在明显差异,因此GGPS基因不能作为定种依据;不同藻种间GGPS基因序列的系统发育结果显示:绿藻门、红藻门的代表性藻株形成了两个独立的分支,杜氏藻位于绿藻门分支内,故GGPS基因可作为大范围类群的分类依据。