不同微生物之间存在互惠、竞争、偏利等形式多样的相互关系,这些相互关系对微生物群落组成、结构和生态功能都会产生重要的影响。然而,特定环境中微生物种间相互作用形式、对环境的响应、分子机理等依然存在许多未解之谜。随着高通量测序、组学技术与分子生物学的广泛应用,微生物种间相互作用已被提升到一个全新的层面。水华暴发是在水体富营养化条件下,多种生物与非生物因素共同导致的一种有害生态现象。水华过程中藻类的生长与形态发育不仅受到环境因子调控,也与其他微生物的作用密切相关。然而长期以来,我们对这些相互作用的形式、机理以及如何响应环境因子的变化依然知之甚少。武汉市南湖是武汉面积最大的市内湖之一,随着人类活动干扰增加、富营养化加剧,近年来常暴发以铜绿微囊藻为主的水华。为探讨水华过程中微生物种间关系以及关键细菌在水华生消过程中的作用,本研究首次连续收集了南湖在2014年水华形成前期、中期与后期的多个位点水样,开展理化指标、高通量测序分析、菌藻互作筛选、菌种鉴定和功能分析等多项研究。主要研究结果包括:(1)利用16SrRNA基因高通量测序方法,对水华过程细菌的群落结构动态进行分析,结果表明微生物群落结构随水华演变的动态发生显著变化,并与温度、pH、氨氮浓度等样品与环境因子呈一定相关性;采样时间与地点对α多样性均有影响,而β多样性主要受时间变化影响;(2)基于高通量测序结果中物种的共现性构建出微生物种间相互作用网络,水华暴发过程中微生物种间具有复杂的相互作用关系,各采样时间点的网络结构不同,其拓扑结构参数与环境因子存在关联,包括微囊藻在内的各物种间相互作用形式也随环境发生一定改变。(3)通过大规模培养微囊藻紧密依附细菌以及菌藻互作筛选,分离得到数株能促进或抑制微囊藻的菌株,其中CR11菌株在共接种时可抑制微囊藻的生长,并溶解微囊藻,JYC17菌在共接种时可显著促进微囊藻的生长;两种菌藻关系均可在上述组学分析中得到一定的一致性。(4)菌种初步鉴定结果表明,CR11抑制菌属于Comamonadaceae科,其16S rRNA基因序列与Pelomonas aquatica具有最高同源性(97.41%); JYC17促生菌属于Rhodobacteraceae科,16S rRNA基因序列与Paracoccus siganidrum具有最高同源性(97.07%)。生理生化结果显示两种细菌具有不同的碳源利用能力。本研究将为我们探索水体环境中不同微生物相互作用、关键细菌对水华形成的作用和相关机理、预警和防控水华提供新的科学依据。