淡水单细胞绿藻——雨生红球藻是自然界中虾青素含量最高的生物,目前国际上已有几家企业实现了商业化生产。利用雨生红球藻生产天然虾青素的主要瓶颈之一是绿色游动细胞高密度培养技术,绿色游动细胞的营养需求和培养优化是关键。本论文以雨生红球藻CG-11为实验材料,筛选适宜其生长的培养基,分析培养基中主要营养盐对藻细胞生长和生理特性的影响,并对培养基中主要营养盐浓度进行优化,实验结果如下:1.分别利用BBM,OHM,MAV,MCM,SM,ChenFeng’s,Feed Medium培养基培养雨生红球藻CG-11株,结果表明:雨生红球藻在OHM培养基中生长最好,最大生物量明显高于其他培养基,为0.87 g L^-1。2.对OHM培养基中氮、磷、镁、铁、钙、EDTA-Na₂和碳源浓度进行单因素实验,得到适合雨生红球藻CG-11生长的各元素浓度:氮(11.37 mg·L^-1)、磷(5.21 mg·L^-1)、镁(12.0 mg·L^-1)、钙(7.50 mg·L^-1)、铁(0.5 mg·L^-1)、EDTA-Na₂(10 mg·L^-1)、碳(NaHCO₃0.4 g·L^-1,NaAc 3.0 g·L^-1);利用改良的OHM培养基获得的最大生物量达1.82 g·L^-1,比原始OHM培养基提高了41.8%,平均生长速率增大15.4%。3.在缺氮、缺磷和过量磷、缺镁和过量镁、缺铁和过量铁条件下,光系统Ⅰ（710 nm）荧光峰减弱,光系统Ⅱ荧光峰相对增强,预示能量在两个光系统之间的分配发生变化;在氮、磷、镁和铁缺乏条件下,以及镁和铁过量时,都存在CP43（685nm）荧光峰增强,CP47（695nm）荧光峰减弱的现象,预示CP43-CP47能量传递受阻。4.采用柱状鼓泡式光生物反应器,探讨通气方式对雨生红球藻生长的影响,结果显示:当通气管为孔径为1 mm,有利于雨生红球藻CG-11的生长,其最大细胞密度分别比5 mm的通气管和气石通气增加43.4%、29.8%,最大生物量增加28.9%、41.7%。雨生红球藻CG-11耐受的入口气体速率为14.154 m·s^-1,大于21.131 m·s^-1时,不利于藻细胞生长。