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经济的快速发展导致水体富营养化的加剧,给生态环境和人类健康带来了威胁。碱性磷酸酶(APase)是最主要的有机磷水解酶,释放的无机磷供藻类利用,致使藻类大量繁殖,蓝藻细胞中也含有APase,可以降解水中的有机磷供藻细胞生长代谢。本研究中选取了中国淡水藻种库中蓝藻的4个属,共34种不同蓝藻,对其是否含有碱性性磷酸酶基因以及所含有的碱性磷酸酶基因的种类进行初步普查和统计,并以珠江广州段穗石,中大,坦尾,白蚬壳和南沙五个位点的水样为研究对象,利用高通量测序研究了蓝细菌16S r RNA基因和碱性磷酸酶pho X基因的多样性,同时研究了Anabaena flos-aquae FACHB245对磷的响应。得到的主要结论如下:1)对34株蓝藻碱性磷酸酶基因的普查结果显示,淡水藻种库中检测的蓝藻基本都含有一种碱性磷酸酶基因,其中Aulosira FACHB-601,Anabaena cylindrica FACHB-170含有pho X,pho D,pho A三种碱性磷酸酶基因,8株藻含有两种碱性磷酸酶,大部分的藻只含有一种碱性磷酸酶。其中含有碱性磷酸酶pho X的藻株种类较多,有25株,含有碱性磷酸酶pho A的藻株种类较少,共7株,含有碱性磷酸酶pho D的藻株共12株。可以看出pho X在蓝藻中的存在远大于其他两种类型的APase,说明碱性磷酸酶pho X在蓝藻中协调有机磷吸收利用中可能是必不可少的,或者说在水体磷循环中pho X起到了重要的作用。2)以珠江水体为研究对象,分别采集中大(ZD)坦尾(TW)白蚬壳(BXK)南沙(NS)穗石(SS)五个点水样,以蓝藻16S r RNA基因和pho X基因为靶标,扩增回收并进行高通量测序。蓝细菌16S r RNA基因数据表明:五个样品最终得到7814条可用的数列,上述五点16S r RNA基因分别含有74,66,72,90,72个操作分类单元(Operational Taxa Unit,OUT),分析得到微生物群落的alpha多样性指标表示,NS的Simpson指数和Shannon指数均是五个点中最高,TW的Simpson指数和Shannon指数均是五个点中最低,结果表明NS点蓝藻16S r RNA多样性明显高于其他几个取样点,而TW的蓝藻16S r RNA基因多样性在五个点中相对较低。3)高通量分析,碱性磷酸酶pho X数据表明:五个样品的共有10489条可用的数列,分析得到微生物群落的alpha多样性指标表示上述五点pho X分别含有185,205,144,202,210个OTU,NS的Simpson指数和TW的Shannon指数是五个点中最高的,说明这两点微生物多样性高,物种分布最均匀,BXK的Simpson指数和Shannon指数均是五个点钟最低,结果表明NS,TW点pho X蓝细菌丰度明显高于其他几个取样点,而BXK群落丰度在五个点中相对较低。上述五点的环境差异,特别是水质差异,不同的生态环境条件为含pho X细菌的繁殖与进化提供了特有的环境,因此导致微生物的分布存在差异。整体来说,珠江广州段上中下游中含pho X细菌群落差异较小,无明显规律,南沙和坦尾水体含pho X细菌的多样性相对较多。4)不同磷源(无磷,无机磷,有机磷)对Anabaena flos-aquae FACHB245生长和碱性磷酸酶活性的影响:在含无机磷的培养基(BG11)中的培养的藻细胞在整个生长期中碱性磷酸酶的活性都较低,约为0.7±0.22mmol/min/OD600nm。而无磷培养基中,细胞的APase活性一直有较为明显的上升趋势,10天的时候达到最大值24±0.43mmol/min/OD600nm。而有机磷培养基中生长的藻细胞,在培养初期是呈上升趋势,约在培养的第6-8天达到最高值后,活性不会再上升。从碱性磷酸酶的表达量上可以看出,Anabaena flos-aquae FACHB245中pho D和pho X在有机磷培养条件下也具有一定表达水平,而在缺磷培养基中其表达水平显著提高。结果表明,Anabaena flos-aquae FACHB245通过上调碱性磷酸酶活性和表达量来应对磷饥饿胁迫。无机磷最适合该藻的生长,有机磷也能提供Anabaena flos-aquae FACHB245生长的磷源,但细胞需要上调碱性磷酸酶的表达,分解有机磷供细胞生长。