The　aim　of　the　present　study　was　to　investigate　the　effect　of　nitrate　pulse　feeding　on　the　cell　growth　and　cell　composition　of　Desmodesmus　sp.　F51.　Under　nitrate　pulse-feeding　cultivation,　the　protein　content　of　cells　of　Desmodesmus　sp.　F51　decreased　from　(560　±　16)　mg/g　to　(456　±　17)　mg/g,　while　the　contents　of　carbohydrate　and　lipid　increased　from　(209　±　13)　mg/g　to　(310　±　12)　mg/g　and　(98　±　3)　mg/g　to　(120　±　4)　mg/g,　respectively.　By　investigating　the　changes　in　carotenoid,　lipid　and　carbohydrate　compositions,　it　appeared　that　nitrate　pulse　feeding　could　promote　β-carotene　biosynthesis　and　enhance　the　bioconversion　of　α-carotene　to　lutein.　Lutein　accumulation　was　positively　associated　with　polyunsaturated　fatty　acid　formation.　Desmodesmus　sp.　F51　tended　to　accumulate　carbohydrate　as　an　energy　storage　product　after　3　days　of　cultivation　under　nitrate　pulse-feeding　conditions,　and　the　major　accumulated　monosaccharide　was　glucose　(75.7　±　1.4)%.　Therefore,　the　nitrate-pulse　feeding　strategy　is　a　highly　promising　approach　to　simultaneously　produce　lutein　and　carbohydrate　in　Desmodesmus　sp.　F51.　©　2017,　China　Food　Publishing　Company.　All　right　reserved.