本论文结合现场调查、船基围隔实验、现场和实验室培养等实验手段，以台湾海峡南部海区上升流期间浮游植物优势种—冰河拟星杆藻为模式种，运用酶学、生理学和蛋白质组学等方法和技术，从营养需求、氮营养盐吸收动力学、同化酶活性和酶动力学以及蛋白质组学等角度，研究了冰河拟星杆藻氮营养生理及其对营养盐变动的响应。结合现场数据，从分子水平上探讨了台湾海峡南部近岸上升流区浮游植物优势种水华形成机制及其对现场氮营养盐补充的响应机理。主要实验结果如下： 1、在比较研究三种谷氨酰胺合成酶(GS)提取方法的基础上，优化了浮游植物GS的提取方法。结果表明，高速离心法(HC，＜10,000g)最适合硅藻和硅藻占优势的样品中GS的提取，而超滤离心法(UF)则比较适合甲藻和甲藻占优势的样品中GS的提取。比较高速离心法不同离心力和离心时间的结果表明，当离心力为10，000g，离心时间为35min时，GS的提取效果最佳，GS的活性(GSA)最高。该方法克服了船上离心机离心法的限制，为开展海上GSA研究提供了有效的方法； 2、2005和2006年台湾海峡南部上升流区的大面调查、上升流追踪、船基围隔培养实验和现场培养实验结果表明：该海区在非上升流期间，存在氮、磷两种营养盐限制的现象，氮限制较磷限制更为严重。2005年夏季，上升流区存在强的间歇性脉冲式上升流，上升流期间，氮营养盐的补充是冰河拟星杆藻等硅藻成为优势种的主要因素； 3、现场样品中参与氮同化的两种关键酶—硝酸还原酶(NR)和GS的活性结果表明，NR活性(NRA)和GSA受到环境中氮营养盐浓度、光周期、Chl-α浓度等多个现场因素的影响。NRA与硝酸盐的补充存在时间上的短期滞后，当环境中硝酸盐浓度相对稳定时，其活性与硝酸盐浓度呈正相关， GSA与环境中氨氮浓度呈正相关，浮游植物吸收硝酸盐后，GSA的表达滞后于NRA，上升流发生过程中二者呈负相关； 4、对上升流区浮游植物优势种—冰河拟星杆藻的氮营养生理的研究表明，同一浓度硝酸盐和氨氮培养条件下，冰河拟星杆藻的生长速率和最大细胞密度相差不大，但同一浓度尿素条件下，冰河拟星杆藻的生长速率和最大细胞密度则为硝酸盐和氨氮条件下的两倍；其生长不仅与现场营养盐的绝对浓度有关，还受到环境中N/P比值的影响，当N/P比值为20时，最适合细胞生长，相对于其它藻种，冰河拟星杆藻生长对氮的需求高于对磷的需求；冰河拟星杆藻不具备储存无机氮的能力；对氮营养盐的利用采用生长策略兼具高亲合力的特点，当氮营养盐补充时细胞迅速吸收营养盐并用于生长分裂，营养盐耗尽后细胞迅速衰亡； 5、两种硅藻：冰河拟星杆藻和威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii Fryxell&Hasle，1977)氮营养生理的比较研究表明，两种藻类都可利用硝酸盐、氨氮和尿素作为氮源，氮营养盐浓度相同时，冰河拟星杆藻具有更高的生长速率和最大细胞密度；冰河拟星杆藻对氮营养盐亲合力远高于威氏海链藻，贫营养盐条件下更具竞争优势；酶活性和酶动力学分析结果表明，两种藻类的NR和GS的组成有所不同，同样氮营养盐条件下，冰河拟星杆藻氮同化酶最大活性低于威氏海链藻，但酶对营养盐的响应更为迅速，上述营养特性使得贫氮条件下的冰河拟星杆藻在得到营养盐补充时，可迅速分裂生长成为海区优势藻种； 6、生长速率和细胞密度的月变化初步表明，冰河拟星杆藻细胞内可能存在调控细胞生长的内节律，最大生长速率和最高细胞密度出现在6、7月份，这与台湾海峡南部上升流区冰河拟星杆藻水华出现时间一致，而威氏海链藻则不存在该节律变化。这种生长节律可能与藻类长期适应上升流区水团的周期性变动有关，与营养盐等环境因子共同作用控制着冰河拟星杆藻周期性水华的形成； 7、蛋白质组学研究结果表明，冰河拟星杆藻在不同生长期和不同营养盐条件下的蛋白表达存在明显差异：在指数生长期，一些蛋白，如Ag1，Ag2，Ag3，Ag4，Ag8的表达明显要高于其它细胞生长期，而一些蛋白在生长平稳期和衰亡期表达较为明显，如Phosphoenolpyruvate carboxykinase(ATP)，这些蛋白的变化反映了不同生长期细胞的代谢状况，控制着细胞的生长进程；在贫氮后添加硝酸盐和氨氮时观察到与细胞氮营养状态相关的特异性蛋白一营养指示蛋白，如ATPase等，在贫磷和添加磷酸盐条件下也观察到一些特异性蛋白，这些蛋白可能与藻类细胞适应环境中氮、磷胁迫有关，起到维持细胞生存并参与营养盐代谢的作用。