雨生红球藻是一种单细胞淡水藻类,这种藻类在一些极端胁迫条件下(强光照射、缺氮、高浓度盐等),会在细胞内大量积累虾青素。虾青素是天然已知的抗氧化性最强的物质之一,在食品药品及保健领域有着广阔的商业价值,并且,虾青素本身有较强的拉曼信号,这使得雨生红球藻成为一种很好的拉曼成像的模式生物。拉曼光谱以其可以提供待测样品的指纹图谱和不惧水干扰的优点,被广泛应用于生物分析和成像领域。本论文优化了雨生红球藻的培养条件以及拉曼光谱的测试条件,在这基础之上,利用盐胁迫和氮胁迫对藻类进行胁迫培养,并对于盐胁迫和氮胁迫不同时期的藻类分别进行拉曼成像,利用多组分分析技术,分别表征了盐胁迫和氮胁迫不同时期胞内不同色素的分布状况。本论文开展的具体工作如下:1.雨生红球藻培养条件优化及藻类不同阶段拉曼光谱表征。首先,优化了藻类的培养条件,我们研究了不同的pH值、硝酸盐浓度以及盐浓度等因素对于雨生红球藻的生长的影响,为后续的实验做准备。此外,优化雨生红球藻在倒置共聚焦拉曼光谱仪中的测试条件,优化了激发波长、激光强度、积分时间等因素对于测量结果的影响。为了减少玻璃载玻片对拉曼光谱的影响,设计制作了石英凹槽载玻片,并利用这种载玻片表征了藻类不同阶段的拉曼光谱特征。2.盐胁迫对于雨生红球藻内色素分布的影响。利用不同浓度的盐溶液对雨生红球藻进行胁迫培养,并对雨生红球藻在胁迫过程中拉曼光谱及细胞内的色素分布进行了研究。在第二章的优化培养和优化测试的条件之上,利用倒置共聚焦拉曼光谱仪获取了盐胁迫不同时间的藻类的拉曼光谱,并利用了多组分分析技术,将虾青素、叶绿素以及β-胡萝卜素等色素从总光谱中进行分离,并利用成像技术将不同色素在细胞内的分布状况以成像的方式显现出来。结果表明,盐胁迫过程中,虾青素的含量较对照组有了显著提高,而β-胡萝卜素的含量有些许下降,叶绿素的含量也有一定程度的降低。3.氮胁迫对于雨生红球藻细胞内色素分布的影响。利用不同浓度的氮元素对于雨生红球藻进行胁迫培养,研究了在氮元素缺乏条件下的雨生红球藻细胞内的色素分布情况。利用倒置共聚焦拉曼光谱仪采集氮胁迫不同时间下的藻类细胞的拉曼光谱,并利用多组分分析技术将常见的色素从获取的总光谱中分离出来,最后以图像的方式将各种色素在细胞内的分布状况呈现出来。从色素的含量变化上来看,其结果与盐胁迫基本相似,这也在一定程度上证明了盐胁迫与氮胁迫在机理上存在一定的相似性。