虾青素（Astaxanthin）是一种次级类胡萝卜素，由两个紫罗酮环通过多烯链相连构成。多烯链不仅与助色团一起决定类胡萝卜素的光的吸收特性，还赋予其抗氧化的能力[1]。由于虾青素具有两个手性中心，所以其存在三种构型异构体：包括两个对映异构体（3R,3R和3S,3S）和一个内消旋体（3R,3S）（图1）[2, 3]。其中，左旋（3S,3S）是三种异构体中生物活性最高的。

  与其他类胡萝卜素相比，虾青素具有更为出色的抗氧化能力，其抗氧化能力比玉米黄质、叶黄素、角黄素等类胡萝卜素强约10倍，比维生素C强约65倍，比α-生育酚强约100倍[4]。诸多研究已经证实虾青素对人体健康十分有益，且无对人体产生不良影响的报道[5-8]。基于虾青素的安全性及其对人类健康的有益效果，虾青素已经成为最重要的类胡萝卜素生产对象之一，并被广泛应用于食品保健，美容，医药，着色和水产养殖等领域[9]。

  在自然界中，某些细菌，部分真菌以及一些食用类海产品均可以合成虾青素，但雨生红球藻合成虾青素的能力是最强的[10]。尽管虾青素也可以通过人工合成的方式获得，但人工合成的虾青素是三种异构体的混合物，其中生物活性最高的异构体（3S,3S）只占混合物的二分之一，且人工合成的虾青素中含有杂质；相比于人工合成的虾青素混合物，雨生红球藻中积累的纯的3S、3S构象的虾青素更适合作为商业化产品进行推广[2, 9, 11, 12]。基于雨生红球藻能够大量积累高活性虾青素这一特点，加之扩大天然虾青素的生产需求及降低成本的实际要求，越来越多的研究聚焦于雨生红球藻中虾青素的生物合成[13]。雨生红球藻中虾青素生物合成的生物化学，酶学以及与虾青素合成直接相关的基因已被研究，有关的综述也对虾青素合成代谢的整个过程进行过详细叙述，代谢过程及所涉及的酶和底物见图2[14-16]。