BBM培养基最早被认为是雨生红球藻绿色细胞的最佳生长培养基。随后基于BBM培养基优化了培养基配方，包括氮和磷在内的其他元素优化后可以保持最高的细胞密度。最终优化的雨生红球藻培养基( OHM )比传统BBM培养基的生长效率高三倍。之后的研究发现包含廉价农业肥料的新型培养基比改良的OHM和BG-11培养基具有更好的生长性能。在不断的优化后，人开发了一-种经济高效，而且能够促进雨生红球藻的营养生长的完全基于商业肥料的新培养基。

通过优化雨生红球藻绿色阶段生长的温度、光照强度和pH值等条件，可以提高生物质的积累。温度影响细胞的增殖和光合作用。研究发现22℃与25℃时的红球藻生物量最大，且虾青素的含量和产量也最大，说明雨生红球藻营养生长和积累虾青素的最适温度范围在22-25℃之间，因此绿色细胞培养的常规温度大多在(25±2)℃,但也有一些藻株在高达30.5℃的温度下才有最快的生物量生长，可能是因为不同的红球藻品系对于最适生长温度的要求不一样。因此为了优化绿色细胞的生长条件，需要对不同来源分离株生长的最适温度加以研究。

此外，研究人员发现，利用红光和白光的适当组合可以促进雨生红球藻的生长并提高虾青素的产量。在对数生长后期，通过将光照培养模式从白光切换到红光，可以改善雨生红球藻的自养生长。最近，中科院研究团队揭示了红光可以通过调节碳酸酐酶的活性，从而维持培养基的pH值稳定在8-9之间，由此促进了光合作用的增强和CO2固定速率的提高。

pH值对绿色细胞生长的影响尚无定论。早期研究报告表明pH值超出7-8的最佳范围会导致细胞生长速率显著降低。然而，最近的研究工作表明，在4-9之间的pH值范围内细胞也能很好地生长。这种矛盾的结果可能是由于不同雨生红球藻藻株的变异所致。

在各种室内光生物反应器中还需要对曝气和CO的添加水平进行优化。据报道，高水平的曝气对雨生红球藻的绿色细胞生长产生不利影响，在分缸内环气升光生物反应器中，发现最佳表观速度约为12mm. s^-1,高于或低于该水平都会导致细胞生长速率降低。后来也有研究表明，在气泡柱和气升光生物反应器系统中用于最佳生长的表面气体速度的上限可能低于4mm . s^-1。光生物反应器系统中的气体供应的CO2浓度范围一般为1%~ 5%，研究证实高达5%的高CO₂浓度具有有益效果。在光生物反应器的选择上,通过对比研究发现绿色细胞生长阶段，气升式管式光生物反应器在性能方面优于气泡柱反应器。

营养条件、温度、光照、盐浓度和CO2水平都会影响虾青素的积累水平。营养缺乏是导致雨生红球藻细胞中虾青素积累的重要因素。由于大规模雨生红球藻细胞培养操作无法获得持续的高水平光照，因此营养胁迫是自养生产虾青素最有效和最便宜的策略。研究表明，藻细胞在氮饥饿时通过降解叶绿素、促进叶绿体呼吸、破坏光系统和有利于循环电子传递来诱导虾青素积累。比较基因转录组分析显示，多达25480个基因在氮饥饿时出现差异表达，并且虾青素在合成途径中的所有关键基因和限速基因均被上调。

研究发现在较低温度和较高温度下，雨生红球藻细胞中虾青素的积累率都比较低，而虾青素积累的最佳温度约为27.2℃。光照强度和持续时间与虾青素生产力呈正相关，即光照时间越长，光照强度越高，虾青素积累越多。

培养基中的盐浓度和CO,水平对雨生红球藻中的虾青素积累水平也有影响。中等水平的NaCI似乎会诱导和促进虾青素合成，盐的胁迫能够上调虾青素合成基因的表达。虾青素合成需要适当水平的CO供应，通常采用1%~5%的CO2曝气为光合自养培养雨生红球藻提供无机碳。研究表明，与低水平的CO2相比，高达15%的CO2供应水平升高能够在更短的时间内促进虾青素的高度积累。

目前开发了多种新的方法用于雨生红球藻的培养，包括顺序异养和光合自养策略、一步法、室内人造光培养和混合营养培养。使用顺序异养光合自养策略来培养雨生红球藻生产虾青素。雨生红球藻绿色细胞首先在好氧发酵罐中培养以积累足够水平的生物量，然后转移到光生物反应器中进行虾青素积累。这种方式可以大大降低生产成本，但也导致生物量浓度不高，长期异养培养后，雨生红球藻细胞的叶绿素含量降低和虾青素积累能力受损，而且转移到光合自养培养时易导致大量细胞死亡。

“一步法”可替代传统的两步法用于大规模培养雨生红球藻。国外原有的雨生红球藻大规模养殖生产技术为“两步法”，即先在封闭式培养系统中培养绿色细胞，达到一定的生物:量后再将绿色细胞放到开放培养系统中转化为不动细胞，用以积累虾青素。绿A公司在雨生红球藻规模化养殖中采用中科院武汉植物园的专利技术“一种培养雨生红球藻生产虾青素的方法”( 专利号: ZL02138827X国际专利主分类号:C12N1/ 12)，红球藻培养的全过程，包括藻绿色细胞的生长繁殖、生物量积累、孢子转化和天然虾青素积累在同一光生物反应器一开 放池中完成。与国外的“两步法”技术相比，其技术特点和优势主要表现在:

①不使用操作复杂的封闭培养系统,而是利用开放式培养系统，适合于产业化生产。

②红球藻绿色细胞的生长繁殖、生物量的积累、细胞的转化和虾青素的积累在同一个光生物反应器中完成，简化了培养工艺，加强了质量控制。

云南绿A公司“一步法”养殖雨生红球藻

另一个策略是利用人造光供应并在室内条件下培养雨生红球藻。该设施运营成本较高但可以提供完全可控和稳定的培养条件。在这种情况下，还可以通过选择高能效LED灯和控制光周期以进一一步优化微藻的虾青素的产量。研究结果表明，短波长( 380- -470nm )蓝色LED单色光促进了虾青素的合成，可以显著增加生物质中的虾青素含量。不同的光周期(如连续光照或12小时光照与12小时黑暗)对微藻的生理状态有不同的影响。光与暗的循环有利于绿色营养细胞的生长，而在氮耗尽后给予连续光照可以促进虾青素的积累。

雨生红球藻的混合营养培养的优点是生产条件可控，并且生产的数量和质量可以得到很好的保证。缺点是生产成本太高。随着廉价LED灯的发展、混合营养培养系统的创新、用于藻株改良的分子生物学工具的发展，混合营养培养方法值得重新审视。

对于雨生红球藻的混合营养培养，多元醇(如甘露醇和甘油)也被发现是比醋酸盐更有效的碳源，并且使用这些碳源，开发了一种所谓的顺序混合营养稀释光诱导策略，以实现高效且具有成本效益的虾青素生产。