近年来,长江上游蓝绿藻水华的频发对水环境生态和人类生产生活都带来了极恶劣的影响。在水华的发生机理研究中,蓝绿藻的藻类生理生态特性研究是近年热点。研究表明:藻类胶被可在恶劣生存环境中起到保护细胞的作用,增强藻类在浮游植物中的竞争优势,同时还是联结单细胞藻形成群体的关键结构,其在水华暴发中扮演着桥梁的角色。本论文旨在完善对藻类胶被特性研究的方法与内容体系,并从胶被的自然生理功能的角度解释蓝绿藻成为营养竞争者的契机,为蓝绿藻水华暴发及其维持机制提供基础理论。本论文将原子力显微技术(AFM)引入藻类胶被特性研究中,完善了应用AFM力谱技术对藻类胶被表面进行液相原位探测的实验过程,并搭建了一套适用于研究不同形态胶被(鞘/荚膜)及其所在藻种的物理特性(胶被厚度、胶被结构分层)及生物力学特性(包括胶被表面弹性、表面粘附力、胶被保水率等)的藻类力-压痕曲线分析方法,并将该方法在具备不同形态胶被的藻细胞上进行了实际应用。同时结合光学显微分析与流式细胞周期分析,探讨了不同细胞周期组成状态下不同形态的胶被及其所在藻细胞(群体)的物理特性(包括胶被厚度、细胞(群体)大小、胶被厚度与细胞换算直径的比值等)的改变。论文选取了 12株具有不同形态胶被的的蓝绿藻作为实验对象,得到的主要研究结论有:(1)荚膜普遍比鞘表面更具弹性和粘附性,含荚膜的藻细胞更易聚集。而鞘普遍比荚膜更具保水性,在水体中外力作用下,含鞘的藻细胞更不易变形。胶被的结构分层情况因藻株而异,与胶被形态(鞘/荚膜)无明显关联。(2)表面弹性小的胶被的厚度变化与细胞的生长分裂同步;而表面弹性更大的胶被的厚度在不同细胞周期组成状态下维持稳定。处于DNA合成或分裂期的藻细胞的胶被比处于DNA单倍体时期的藻细胞胶被更厚。(3)在群体形成过程中,主要胶被形态为鞘的藻细胞以分裂聚集为主,而主要胶被形态为荚膜的藻细胞以粘附聚集为主。