本发明涉及一种莱茵衣藻油脂代谢基因CrDGAT2-5及其编码蛋白与应用,所述莱茵衣藻油脂代谢基因CrDGAT2-5是以JGI莱茵衣藻基因数据库公布的au.g4218_t1基因为模板进行扩增cDNA获得,其序列如SEQ ID NO:1所示的核苷酸;其编码蛋白是根据其碱基序列分析而推测编码CrDGAT2-5蛋白质序列,其序列如SEQ ID NO:2所示的氨基酸残基序列的蛋白质;将该基因运用于莱茵衣藻进行植物表达可以显著提高莱茵衣藻中中性脂含量和生物量。本发明以JGI莱茵衣藻基因数据库公布的au.g4218_t1基因为模板进行扩增cDNA获得莱茵衣藻油脂代谢基因CrDGAT2-5,运用于莱茵衣藻中可以显著提高中性脂含量和生物量,对提高微藻含油量以及品质具有重要意义。