Phosphor là yếu tố cần thiết cho tăng trưởng và các quá trình sinh lí của tế bào như truyền năng lượng, cấu trúc màng, dự trữ, sinh tổng hợp acid nucleic, DNA…Dạng P ưu thích được cung cấp cho tảo là orthophosphate (HPO42- - Pi) và sự hấp thu phụ thuộc năng lượng. Mặc dù, sinh khối tảo chứa ít hơn 1% P và P là một trong những nhân tố giới hạn tăng trưởng quan trọng nhất trong công nghệ sinh học tảo. Tảo cũng có thể dự trữ P dư thừa trong các thể polyphosphate trong quá trình gọi là “sự hấp thu xa xỉ” (Richmond, 2004; Ji and Sherrell, 2008).
Phosphor là thành phần của ATP, phospholipid, acid nucleic và coenzyme. Thiếu P, cây non giảm tăng trưởng (thân mãnh, nhưng không hóa gỗ), chậm trưởng thành, lá hoàng hóa (thường ở ngọn, phần này trở nên vàng và khô, trong khi phần đáy hầu như còn màu lục đậm) (Bùi Trang Việt, 2000).
Phosphor vô cơđược xem là một trong những yếu tố dinh dưỡng quan trọng điều hòa sự tăng trưởng và biến dưỡng thực vật. P đóng một vai trò quan trọng trong hầu hết các quá trình của tế bào, đặc biệt liên quan đến quá trình sản sinh và truyền năng lượng biến dưỡng. Vì thế, nó không thể thiếu đối với sự tăng trưởng và sinh sản. Nhu cầu P cho sự tăng trưởng tối ưu khác nhau giữa các loài nếu không có các yếu tố khác bên ngoài giới hạn. P có một vai trò quan trọng trong vận chuyển năng lượng biến dưỡng và là một thành phần cấu trúc cần thiết của phân tử nucleotide và phospholipid trong tất cả các tế bào sống (Sheek and Rady, 1995).
Những đáp ứng đặc hiệu P tạo điều kiện thuận lợi cho việc huy động và hấp thu P từ môi trường ngoại bào, và dự trữ nội bào, bao gồm sự tổng hợp và tiết các enzyme phosphatase với tính đặc hiệu cơ chất rộng, tổng hợp và tích lũy các chất vận chuyển Pi ái lực cao trên màng tế bào. Chlamydomonas tổng hợp một nhóm các phosphatease trong điều kiện giới hạn P, hai phosphatese acid (ACP) được biểu
hiện chủ yếu và tăng khi P bị giới hạn; một phosphatase trung tính và hai phosphatase base (AP), được khửức chế khi thiếu P (Stern, 2009).
Chlamydomonas cảm ứng một dãy các đáp ứng khi thiếu hụt P, bao gồm sự tiết các phosphatase chu chất mà có thể tách Pi từ các Pi-ester trong môi trường, huy động Pi dự trữ nội bào từ các phân tử polyphosphate, hoạt động của hệ thống hấp thu Pi ái lực cao và thay thế glycolipid và sulfolipid cho phospholipid. Các tế bào này cũng ngừng phân chia, các quá trình biến dưỡng giảm như quá trình quang hợp, và kích hoạt các cơ chế tạo ra ROS (Reactive oxygen species). Dưới các điều kiện thiếu hụt dinh dưỡng, sự hấp thu năng lượng kích thích thông qua các sắc tố quang hợp có thể bịđe dọa, vì nếu năng lượng ánh sáng được hấp thụ bởi diệp lục tố thì không hiệu quả sử dụng cho quang hóa, nó có thể gây ra sự tích lũy diệp lục tố hoạt động triplet có thể tương tác với oxy để hình thành oxy singlet. Oxy singlet có thể dẫn đến sự phá vỡ chức năng của cả protein và màng (Stern, 2009).
Sự thiếu P ảnh hưởng lên các quá trình sinh lý của tảo lục đơn bào Chlorella kessleri như tăng trọng lượng khô, giảm mật độ quang của dịch tế bào, nồng độ diệp lục tố, hoạt động quang hợp và hô hấp tối (Sheek and Rady, 1995).
Phosphor và N được biết là yếu tố giới hạn sự sản xuất sơ cấp; không những nồng độ Pi và NO3- mà còn tỷ lệ N:P cũng ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý của tảo như sự tăng trưởng, hấp thu dinh dưỡng và cốđịnh carbon. Trong một số hồ, tỷ lệ N:P là một trong những yếu tố quan trọng dẫn đến sự tăng trưởng mạnh của loài và gây ra hiên tượng nở hoa, cho thấy tỷ lệ N:P tối ưu là khác nhau giữa các loài (Bangqin et al., 1994). Việc làm sai lệch tỷ lệ N:P đặc trưng trong môi trường nước từ tỷ lệ Redfield (N:P = 16 mol) thường được sử dụng để phân biệt giữa giới hạn N (N:P < 16) và giới hạn P (N:P > 16) (Leonardos and Geider, 2004; Liu et al., 2007). Tốc độ tăng trưởng của Chattonella marina cao và không có sự khác biệt giữa các tỷ lệ N:P là 8:1, 16:1 và 32:1, tốc độ tăng trưởng giảm ở các tỷ lệ 4:1, 64:1 và thấp nhất ở 128:1 (Liu et al., 2007).
Nitrogen và P là hai chất dinh dưỡng quan trọng có thể giới hạn sự tăng trưởng của thực vật phù du trong môi trường tự nhiên. Hai chất dinh dưỡng này đóng một vai trò quan trọng trong quá trình biến dưỡng tế bào, là một phần của các quá trình sinh hóa. Sự tương tác giữa các chất dinh dưỡng có thể ảnh hưởng lên sự tăng trưởng của thực vật phù du. ỞSkeletonema costatum thiếu N và P, quá trình cốđịnh carbon được kích thích chỉ khi cả NO3- và PO43- được bổ sung đồng thời, nhưng bị ức chế khi chỉ bổ sung NO3- (Bougaran et al., 2010).