太湖蓝藻水华危机近几年来愈发严重。大量的人力物力投入到太湖治理中,然而见效甚微,只有彻底了解水华型蓝藻的生物学机制才能从根本上遏制蓝藻的爆发。微囊藻藻块在蓝藻水华形成中扮演着十分重要的角色,藻块可以抵御恶劣的环境以及更好的摄取养分,然而藻块的形成机理仍然未知。目前对于水华型蓝藻研究主要集中于对大量藻块的研究,然而多藻块无法真实的反应单个藻块的物种丰度与代谢通路,因此研究单藻块宏基因组具有重要的意义。利用全基因组扩增技术,可以将单个藻块的微量核酸扩增满足高通量测序的要求,使得分析单藻块宏基因组成为可能。通过研究单藻块宏基因组,可以研究不同藻块之前的物种差异,找出影响藻块形成的关键因素以及不同藻块特异性的代谢通路。本文主要针对太湖蓝藻水华中丰度最高、最具代表性的铜绿微囊藻、惠氏微囊藻和片状微囊藻,对其单藻块进行分析研究,论文的具体内容主要分为如下几个部分：1.利用光学显微镜对太湖微囊藻单藻块样本的形态进行表征,并挑选不同形态的单藻块样本进行清洗,去除不与藻块共生的环境微生物。再进一步利用扫描电子显微镜对太湖微囊藻样本进行表征,观察藻块的表面形态,发现了与藻块共生的多种原核及真核生物,为后续的生物信息学分析提供所需的参考和依据。2.发展了一种针对微囊藻单藻块微量核酸提取和扩增的技术,通过该技术得到的核酸样品能够满足后续高通量测序文库制备的质控要求。用溶菌酶和蛋白酶K原位裂解藻块细胞获得单藻块样本的微量核酸,再通过全基因组扩增的方法对微量核酸进行扩增,获得高质量的单藻块宏基因组样本。3.对单藻块宏基因组样本进行测序建库。通过提高文库制备in-put DNA的质量,减少PCR过程的循环数,从而减少在文库制备中产生的偏好性,最终降低对宏基因组样本中不同物种丰度的影响。首先用超声打断宏基因组DNA样本,选择长度为300-500bp的DNA片段,再按照Illumina标准文库制备流程进行文库制备及后续质控检测,在HiSeq 4000测序平台上对单藻块DNA样本进行高通量测序,获得了高质量的双端150bp测序数据。4.利用多种生物信息学分析工具对高通量测序数据进行分析。首先将测序数据与蛋白数据库进行比对,获得单藻块样本中的物种信息,构建系统发生树。然后剔除所有微囊藻数据,将其余的物种数据进行主成份分析和物种聚类。通过主成份分析,发现同种微囊藻藻块具有相似的主成份,并且三种藻块具有明显的差异。铜绿微囊藻具有酸杆菌门的物种而惠氏微囊藻则含有德克斯氏菌属与假单胞菌科的物种,可能与藻块的发生发育相关。进一步体现了利用全基因组扩增技术研究单藻块宏基因组的优势。