我国大多数湖泊正处于不同程度的富营养化状态且富营养化程度日益加剧,致使藻类迅速生长繁殖,再加上气候变暖,最终导致蓝藻水华频繁大面积暴发。蓝藻水华形成是水体中藻类生物量逐渐增加的一个过程,一般经历冬季休眠、春季复苏生长、夏季上浮和群体聚集形成水华的过程。藻类聚集形成群体是水华形成的必经过程,胶鞘多糖对于蓝藻群体的形成及维持至关重要。近年来,随着后基因组学时代的到来,人们对蓝藻等微生物研究范围的飞速发展,通过宏转录组学研究能够明确在适应环境变化过程中微生物做出的响应。本研究找到适合的方法从蓝藻群体中提取总RNA,之后采用宏转录组方法研究全年有水华发生的太湖梅梁湾N2点处,研究水华蓝藻的代谢在转录水平上的变化机制,并通过室内模拟野外温度变化过程,探究温度变化对蓝藻水华优势种微囊藻和鱼腥藻群体基因表达的差异。从整体水平上阐明水华过程中蓝藻基因表达模式的变化,并揭示蓝藻群体胶鞘多糖代谢相关基因的表达,为从微观角度研究蓝藻水华发生机制提供线索。本文研究内容及结果如下:1.梅梁湾蓝藻水华群落结构及胞外多糖变化。采用16S高通量测序方法研究蓝藻水华(>120 μm)群落结构,结果表明1月-4月主要以鱼腥藻为主,占所有蓝藻的41.5-85.8%;5月-12月主要以微囊藻为主,占所有蓝藻的62.1%-99.2%。RDA分析结果表明温度和硝态氮是影响蓝藻群体群落结构的主要环境因子。蓝藻群体单位干重的胶鞘多糖含量与水体温度呈显著负相关关系,与群落结构具有相关性,与微囊藻相对丰度呈显著负相关关系,与鱼腥藻相对丰度呈显著正相关关系。蓝藻群体胶鞘多糖主要由7种单糖组成,以葡萄糖和半乳糖为主。三维荧光光谱分析表明多糖中有机物组成有三类,分别为类蛋白质、类腐殖酸和类可溶性微生物代谢产物类物质,并且组成相对稳定。2.蓝藻群体总RNA提取方法的比较研究。选择4种能够从多糖含量丰富的样本中提取RNA的方法,分别为FastRNA(?)Pro Blue Kit和Qiagen RNeasy Mini Kit两种试剂盒法,以及PGTX-bead和CTAB-bead法。通过RNA提取产量、纯度及基因表达量等方面研究,结果表明Qiagen RNeasy Mini Kit和PGTX-bead法是适合从微囊藻群体中提取RNA的方法,本研究将采用Qiagen RNeasy Mini Kit法提取RNA。3.太湖蓝藻群体基因表达模式分析。采用宏转录组方法分析蓝藻群体(>120μm)基因表达模式。多维尺度分析法将所研究一年内蓝藻水华分为三组,高水华期的7月和9月、非水华期的2月和3月,低水华期的其余月份。两两对比分析发现蓝藻群体基因在非水华期显著高表达,非水华期高表达基因数多于低水华期,低水华期高表达基因数多于高水华期。蓝藻群体基因表达以基于聚类的子系统、蛋白代谢、碳水化合物和光合作用等为主。RDA分析结果表明温度是影响蓝藻群体基因表达模式的主要环境因子。胶鞘多糖相关基因表达以胞外多糖生物合成、唾液酸代谢和鼠李糖代谢相关的酶基因为主。4.两种蓝藻优势种应对温度波动下基因表达模式分析。室内模拟野外温度变化结果表明,在低温条件下,两种藻群体单位细胞胶鞘多糖释放量增加,同时低温下鱼腥藻群体胶鞘多糖的释放量远远高于铜绿微囊藻群体。两种藻群体基因表达都是以基于聚类的子系统、蛋白代谢、碳水化合物和光合作用等为主,两种藻群体各有四种基因表达明显受温度影响,但不完全相同,其中受温度影响最大的是光合作用基因,温度越低,基因相对表达量越低。两种藻胶鞘多糖相关基因表达都是以胞外多糖生物合成、唾液酸代谢和鼠李糖代谢相关基因为主,温度主要影响胶鞘多糖相关基因总表达量,随温度降低,基因总表达量上调,但随温度变化每种胶鞘多糖基因的相对表达量没有发生明显变化。