【目的】 减轻小球藻发酵过程中初始葡萄糖质量浓度对其生长及类胡萝卜素合成的抑制效应。【方法】 以生物量和类胡萝卜素产量为指标,采用紫外诱变联合葡萄糖质量浓度梯度胁迫定向驯化技术筛选耐高糖小球藻,从转录组水平分析高糖胁迫对小球藻生长的影响机制,并利用逆转录-定量聚合酶链反应(RT-qPCR)对分析结果进行验证。【结果】 定向驯化获得一株能耐受30 g/L葡萄糖质量浓度的小球藻菌株,其糖耐受性较普通小球藻提高了约50%,类胡萝卜素产量为5.38 mg/L;耐高糖小球藻的基因表达量FPKM值在区间分布上与对照组有明显差异,且二者表达模式的相似度较低;耐高糖小球藻中有4个与半胱氨酸/蛋氨酸代谢通路相关的上调差异表达基因(DEGs)使其细胞内的丙酸及其衍生物累积,进而抑制其生长,其中gene2.1.1.14、gene2.5.1.6和gene3.5.99.7的表达相较于对照组分别上调184.74倍、175.68倍和179.28倍。【结论】 紫外诱变联合梯度葡萄糖质量浓度胁迫的定向驯化策略可有效提升小球藻的糖耐受性,而半胱氨酸/蛋氨酸代谢通路的异常调控是高糖环境抑制小球藻生长的重要分子机制之一。