多不饱和脂肪酸（PUFAs）具有调节血脂、保护视力、预防心血管疾病和抗炎抗过敏的作用,因此被广泛应用于食品、医药、保健品和饲料添加等领域。裂殖壶菌（Schizochytrium）因其油脂含量高、PUFAs占比高及易于高密度培养等特点,被广泛应用于PUFAs特别是DHA的生产。然而裂殖壶菌的PUFAs合成途径特别是聚酮合酶（PKS）途径的合成机制目前尚不清晰,PKS途径多个催化功能域的功能还不明确,裂殖壶菌的PUFAs产量特别是EPA产量有待进一步提高。本论文以Schizochytrium limacinum SR21（S.limacinum SR21）为出发菌株。通过基因敲除改造,探究PKS基因簇上烯酰还原酶（ER）基因催化功能域的功能。基于ER基因功能,利用外源物添加和基因敲入的方式,探究对于裂殖壶菌PUFAs尤其是EPA合成的影响;另外,利用异源表达和基因敲除方式,探究了传统脂肪酶合成（FAS）途径上Elo1延长酶基因在PUFAs合成上的功能。本论文的主要研究结果如下:（1）利用同源重组的方法敲除S.limacinum SR21的OrfB-ER和OrfC-ER基因。结果表明,敲除OrfB-ER基因,PUFAs含量显著降低;敲除OrfC-ER基因,饱和脂肪酸（SFAs）含量有所降低,这表明OrfB-ER基因在PUFAs合成中起着关键作用,而OrfC-ER基因则更多地和SFAs合成相关。基于ER基因功能,选择添加ER调节剂三氯生调控油脂的合成。结果表明,在发酵24h添加8 μM三氯生,PUFAs、EPA 和 DHA 产量分别提高 51.7%、53.4%和 49.3%;GC-MS 分析发现,三氯生的添加使得糖酵解途径增强,TCA循环和甲羟戊酸途径削弱,促使细胞内的碳代谢流更多地流向油脂合成。（2）利用同源重组的方法分别在S.limaci numSR21的OrfB-ER基因和OrfC-ER 基因上敲入Shewanella SCRC2738 的 ER（sh-ER）基因,探究对 PUFAs 合成的影响。结果表明,在摇瓶发酵中,C-sh-ER敲入菌株PUFAs合成基本不变,B-sh-ER敲入菌株的EPA含量提高了 85.7%。B-sh-ER敲入菌株在5 L发酵罐中扩大生产,总油脂提高28.7%,达到73.2 g/L;EPA产量提高71.6%,达到732.4 mg/L。（3）分析并鉴定了一段Elo1延长酶基因,氨基酸序列比对以及系统发育树分析发现Elo1延长酶序列与Aurantiochytrium sp.FCC1311的Δ5延长酶序列有67%的同源性。通过异源表达和基因敲除方式,探究了Elo1延长酶基因的功能以及对PUFAs合成的影响。Elo1延长酶基因在E.coil BL21中异源表达研究发现转化菌株能将二十碳四烯酸（ARA）延长至二十二碳四烯酸（DTA）,敲除Elo1延长酶基因后ARA含量提高84.0%,以上结果表明该延长酶具有Δ5延长酶功能。本研究为解析裂殖壶菌PKS途径合成机制提供了新的视角,同时为调控裂殖壶菌PUFAs合成提供了新的方向和策略。