浮游植物是海洋初级生产力的主要贡献者，也是海洋食物链的重要组成，在海洋碳循环、生态系统维持和全球气候调节中起着重要作用。浮游植物藻华，特别是高频发生的甲藻和硅藻藻华，深刻地影响着海洋生态系统、全球气候以及人类健康。目前在浮游植物藻华形成的生态学和海洋学机制方面开展了大量工作，但我们对藻华形成的分子机制知之甚少。　　本论文将宏蛋白质组学理念和方法应用于海洋浮游植物藻华研究，结合生物信息学分析手段，建立了海洋浮游植物藻华宏蛋白质组学研究方法，比较研究了藻华爆发区与非藻华区、藻华爆发期不同阶段以及现场藻华和实验室培养的浮游植物蛋白质表达谱，鉴定、确认了参与藻华形成和爆发的重要功能蛋白及其生物学过程，探讨浮游植物藻华形成的分子机制。主要研究结果如下:　　(1)比较研究了东海藻华爆发区和非藻华区浮游植物蛋白质表达谱。在藻华爆发区和非藻华区浮游植物样品中分别鉴定到3，912和2，762个高可信度蛋白质。蛋白质物种来源表明，爆发区甲藻的贡献量达到92.0％，非藻华区的贡献量为60.6％，硅藻、蓝藻、异鞭藻和定鞭藻的贡献量在5.5％-8.3％之间。藻华爆发区参与核糖体结构、翻译、转录、光合作用、复制重组修复和蛋白修饰等过程的蛋白质高表达，表明爆发区浮游植物细胞的蛋白质合成活跃，光能需求旺盛。此外，鉴定到参与甲藻尿素循环的重要催化酶和尿素降解酶，表明甲藻存在胞内有机氮利用机制。非藻华区参与能量代谢合成、核糖体翻译和光合作用等过程的蛋白质高表达。光能利用和色素蛋白质的差异表达揭示不同浮游植物类群对光能利用存在差异性和偏好性。在非藻华区硅藻、蓝藻和异鞭藻中鉴定到较高丰度的高亲和ABC转运蛋白，且结合底物多为有机物，表明它们启动了有机物利用途径以适应无机盐竞争激烈的现场环境。　　(2)比较研究了东海原甲藻藻华爆发期早期和中期浮游植物蛋白质表达谱。在爆发期中期和早期样品中分别鉴定到4，720和3，300个高可信度蛋白质。蛋白质物种来源表明两个样品中甲藻贡献量均达到90％，爆发期中期比重略高于爆发期早期。爆发期早期样品中参与转录、翻译、核糖体结构蛋白质和蛋白质反转修饰等过程的蛋白质表达量远高于爆发期中期，表明藻华爆发期早期的细胞蛋白质合成活跃;爆发期中期样品中参与光合作用、碳水化合物、脂质、氨基酸、辅酶代谢等过程的蛋白质高表达，表明藻华爆发中期细胞内物质和能量代谢活跃，以维持快速的细胞分裂和旺盛的细胞活力。藻华样品中鉴定到表达丰度相对较高的甲藻尿素降解酶、参与尿素循环的几乎全部催化酶以及无机磷转运蛋白，但未鉴定到参与有机磷转运、利用的蛋白质，表明东海原甲藻细胞存在内部尿素循环利用机制和无机磷的高效转运体系，这可能是低无机氮、磷条件下东海原甲藻藻华常发的一个重要原因。此外，细胞周期分裂调控蛋白和细胞程序性死亡蛋白在爆发期中期的表达量高于爆发期早期，表明它们在甲藻藻华维持和衰亡过程中起着重要的调节作用。非藻华浮游植物类群中，参与光合作用、能量代谢、碳代谢、核糖体结构和翻译等过程的蛋白质表达丰度较高，主要用于维持细胞基本的生命活动。　　(3)比较研究了现场藻华爆发期和实验室培养指数期中肋骨条藻蛋白质表达谱。在现场和实验室样品中分别鉴定到1，150和1，061个蛋白质，其中839个为共有蛋白质。参与光合作用、能量代谢、蛋白翻译和核小体组装等生物学过程的蛋白质在海区和实验室藻华样品中均为高丰度表达蛋白，如参与光能利用的岩藻黄素叶绿素a/c蛋白、光能捕捉蛋白、光合固碳蛋白RuBisCO、能量代谢蛋白ATP合成酶等，表明藻华爆发期间细胞对能量和碳的需求高。现场细胞中参与光能捕获、光合色素合成、光保护和细胞分裂的蛋白质表达丰度明显高于实验室样品，而实验室培养细胞中参与翻译、蛋白质和氨基酸代谢、CO2和氮吸收的蛋白质表达丰度明显高于海区现场样品。现场藻华及实验室培养样品蛋白质表达谱的差异及特异性蛋白质的鉴定，表明中肋骨条藻已进化了对不同环境条件变化的适应性响应能力，这可能是导致不同海区复杂环境中硅藻藻华易发的一个重要原因。