本文从基础的细胞形态观察研究入手,利用显微镜及电镜技术研究了雨生红球藻细胞的生命周期、细胞间的转变过程以及细胞的繁殖方式。对4种不同类型的雨生红球藻细胞的差异表达基因进行了分析,通过GO（GeneOntology）富集分析及 KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）富集分析确定 了与其包囊化相关的基因表达模式。在这些研究基础上,通过环境因子调控细胞形态的转变,开发了高效的不动细胞制备技术,并比较研究了游动细胞和不动细胞在不同光强条件下虾青素积累的差异。最后,提出了用于虾青素的生产的雨生红球藻“三阶段”培养模式。本研究的内容和结论如下:（1）雨生红球藻细胞的形态转变和细胞增殖:雨生红球藻绿色游动细胞既可以发展为红色游动细胞,也可以转变为绿色不动细胞。绿色不动细胞在胁迫条件下可转变为红色囊肿细胞。此外,雨生红球藻既存在无性生殖,也存在有性生殖。其中,有性生殖主要以同配生殖方式进行。（2）雨生红球藻细胞包囊化的转录组学分析:与细胞壁有关的19个基因以及与胞吞作用有关的156个基因在包囊化细胞组中（绿色不动细胞与红色囊肿细胞）显著上调,其在无包囊化细胞组（绿色游动细胞和红色游动细胞）的表达量很低,表明雨生红球藻的包囊化与细胞壁和胞吞作用有关。（3）缺磷和NaCl对雨生红球藻绿色不动细胞形成的影响:添加NaCl或缺磷的条件下,均可以诱导雨生红球藻游动细胞包囊化。添加高浓度的NaCl会促进细胞包囊化,但过高的NaCl浓度会引发细胞大量死亡。此外,在缺磷和添加NaCl的协同作用下,细胞包囊化的效果显著。游动细胞在缺磷+0.1%NaCl培养基中胁迫72 h后,不动细胞占比可达到82%。（4）雨生红球藻绿色游动细胞和绿色不动细胞在不同光强条件下的虾青素积累的差异研究:相比于游动细胞,不动细胞培养物中的虾青素和生物量浓度以及形成的红色包囊细胞的大小均显著增加。虾青素的含量与细胞尺寸密切相关,不动细胞比游动细胞更容易形成富含虾青素的大囊肿细胞。囊肿细胞增大和虾青素积累均受光照强度的影响,总体趋势是光照强度越高,囊肿形成越大,虾青素积累量越大。此外,相对较低的细胞死亡率表明,不动细胞对光氧化应激具有更强的耐受性。（5）雨生红球藻生产虾青素的三阶段培养模式的研究:三阶段培养模式比传统两阶段培养模式在生物量和虾青素生产上具有很大的优势,其生物量、虾青素浓度和虾青素含量最高可达两阶段培养模式的1.84倍、2.44倍和1.29倍。综上所述,本研究依据雨生红球藻自身生物学特点及细胞转化规律,提出了雨生红球藻三阶段培养模式,解决了在胁迫阶段细胞大量死亡的问题,并实现了高效率的虾青素生产。该技术为雨生红球藻产业化的发展提供了更有效的技术支持。