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浮游细菌在水生生态系统的物质循环和能量流动中具有重要作用：一方面，细菌分解有机物释放能量，为消费者；另一方面，它能利用真核藻类所无法吸收的可溶性有机质，将之转化为颗粒有机物进行二次生产，此时细菌又表现为生产者。由于环境中的细菌存在不同程度的复苏障碍，传统的分离纯培养的方法严重地制约了人们对环境中细菌多样性的研究。分子生物学技术应用于生态学研究以来，使传统微生物生态学研究领域由自然界中可培养微生物群落扩展到微生物世界的全部生命形式(包括可培养、不可培养、难培养的微生物及其自然界中环境基因组等)，使微生物生态学理论更加接近其自然本质。
本研究采用分子生物学技术聚合酶链式反应—变性梯度凝胶电泳(polymerasechainrcaction-denaturinggradientgeldectrophoresis，PCR-DGCE》研究了太湖浮游细菌群落基因组成的时空变化规律；通过构建浮游细菌的16SrDNA克隆文库(16SrDNAclonelibrary)，分析太湖浮游细菌群落主要的建群种。通过对浮游细菌与环境因子动态变化的多元统计分析，揭示影响太湖浮游细菌群落结构变化的主导环境因子，并比较不同湖区浮游细菌与环境因子相互作用的区别；通过分析浮游细菌与浮游藻类群落结构演替及与微囊藻水华(Microcystisspp。bloom)生消的关系，判断浮游藻类对浮游细菌群落结构的影响；通过对水生植被根区氨氧化细菌群落结构的分析，探索水生植物修复与微生物的相互作用对改善湖泊水环境的作用机理。
2005年4月至2006年3月为期一年研究太湖浮游细菌群落基因组成的时空变化规律。选取的两个采样点分别位于梅梁湾的中心和大太湖上。采用流式细胞仪分析样品中浮游藻类的密度，PCR-DGCE分析太湖浮游细菌群落的基因多样性，采用非公制多维尺度方法(non-metricmultidimensionalscaling，NMDS)比较不同群落基因组成的相似性，分析浮游细菌群落的时空变化规律。结果显示：流式细胞计数与传统的荧光显微镜计数结果具有很好的一致性(R2=0.8939，P＜0.05)。梅梁湾和湖心浮游细菌丰度的年均值和变化范围分别是7.48(3.31-13.40)×106cells/ml和5.73(2.11-7.94)×10％clls/ml，配对t检验显示梅梁湾浮游细菌的丰度显著高于湖心(P=0.008)。浮游细菌丰度、DGGE条带数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数均呈现显著的季节变化规律，即夏季和秋季浮游细菌的丰度、基因多样性及群落的均匀度较高，而冬季和春季浮游则较低。配对t检验及NMDS分析显示，梅梁湾与湖心浮游细菌的丰度及主要建群种的基因型存在显著的空间差异。
选取4个浮游细菌样品：梅梁湾心3月份和7月份以及湖心3月份和7月份样品，构建16SrDNA克隆文库，分析太湖浮游细菌主要的建群种。4个文库中共发现91个可操作分类单位(operationaltaxonomicunits，OTUs)。样品中浮游细菌主要种类为：变性菌门(proteobacteria)的alpha-、beta-和gamma-亚纲，放线菌门(Actinobacteria)，酸杆菌门(Acidobacteria)，异常球菌.栖热菌门(iDeinococcus-Thermus)以及拟杆菌门(Bacteriodetes)7大类群。Proteobaeteria为浮游藻类主要的优势种，占OTUs总数的44.9％。梅梁湾7月份样品中拟杆菌门(Bacteriodetes)，特别是嗜纤维菌属(Cytophaga)的优势度明显增加(24.0％)。克隆文库中有相当数量的序列属于异常球菌.栖热菌门(Deinoeoceus-Thermus)的异常球菌属(Deinococcus)，在湖心7月份的样品中该类细菌所占比率达到48.0％，这在其他湖泊中的报道较少。同时在克隆文库中未发现疣微菌门(Verrueomicrobia)细菌的存在。
在PCR-DGGE分析浮游细菌群落基因组成及季节变化的基础上，采用多元统计方法研究环境因子与浮游细菌群落组成变化的相关性。选取的环境因子有：温度(Temp)，浊度(Turb)，pH，电导率(Cond)，溶解性有机碳(DOC)，总氮(TN)，溶解性无机氮(DIN，NH4+-N+NO2--N+NO3--N)，总磷(TP)，溶解性无机磷(DIP，PO43--p)，叶绿素α(Chlα)，浮游藻类生物量(phytoplanktonbiomass)，微囊藻生物量(Microcystisspp.biomass)，纤毛虫(ciliates)，轮虫(rotifers)，无节幼体(nauplii)，枝角类(cladocerans)，桡足幼体(copepodite)和桡足类(copepods)的个体数量。冗余分析(redundancyanalyses，RDA)结果表明诸多环境因子中，Microcystisspp.生物量，Chlα，DIP和水体浊度与浮游细菌群落结构的变化具有显著的相关性(P＜0.05)。而且，不同采样点的主导环境因子存在差异：在梅梁湾，浮游细菌群落结构的变化与DIP变化的相关性较高，表明与富营养化相关的因子对浮游细菌群落结构的变化具有主导作用；在湖心，浮游细菌与浊度变化的相关性较高，因此在该湖区风浪扰动引起沉积物再悬浮，可能是导致水体浊度与浮游细菌群落组成的变化具有显著相关性的原因。
RDA分析显示Microcystisspp.生物量与浮游细菌群落结构的变化具有显著的相关性。2005年4月至11月在梅梁湾内外选取5个观测点，通过分析浮游藻类与浮游细菌群落演替的相关性以及在Microcystisspp.水华生消过程中浮游细菌群落结构的变化。春末夏初(4-6月)浮游藻类群落存在明显演替：微囊藻取代丝藻((Ulothrixsp.)成为浮游藻类的优势种。选取3个参数：浮游藻类总细胞数(N)，群落多样性指数(Hp)以及微囊藻占总数量的百分比(M)表征浮游藻类群落结构的变化。对浮游细菌与浮游藻类群落结构变化的典型对应分析(canonicalcorrespondenceanalysis，CCA)结果显示，表征浮游藻类群落结构变化的3个参数均与浮游细菌群落结构的变化具有显著的相关性，两种群动态变化的相关性达到30.9％。5月底至11月Microcystisspp.一直是浮游藻类主要的优势种，浮游细菌数量及多样性的最大值出现于.Microcystisspp.生物量的最高值之后。
选取在生态修复中经常使用的4种水生植物，芦苇(Phragmitescommunis)，窄叶香蒲(TyphaangustifoliaL.)，菹草(PotamogetoncrispusL.)，荇菜(Limnanthemunnymphoides)的根区沉积物，采用最大可能数法(mostprobablenumber，MPN)计数氨氧化细菌(ammonia-oxidizingbacteria，AOB)的数量，巢式PCR，DGGE及条带回收测序的方法研究植物根区AOB的主要种类。研究结果显示，水生植物根区呈氧化环境(ORP＞0)，有利于氨氧化细菌的生长，而NH4+的浓度低于无水生植物的对照区。水生植物根区AOB密度显著高于无水生植物的表层底泥，而芦苇(2.8×105cells/g干沉积物)和菖蒲(4.3×105cells/g干沉积物)又明显高于菹草(9.3×104cells/g干沉积物)和荇菜(7.7×104cells/g干沉积物)。共回收14个条带用于DNA序列分析。尽管测序结果显示不同植物根区AOB主要种类有所区别，但基本属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)。选取的针对AOB的引物CT0189F/CT0654R并非具有理想的特异性，其中2个条带不属于AOB，而是其他的β-变性菌(β-Proteobacteria)。