论文摘要
目前全球很多淡水水体面临富营养化问题,其典型特征之一即蓝藻水华现象频发,我国每年饮用水源地水库也会暴发不同程度的蓝藻水华。由于一些水华蓝藻往往会往环境中释放藻毒素,不仅破坏了水生态系统完整性与平衡,对人类健康与安全亦构成极大隐患,因此亟需建立高效的湖泊或水库水华防治措施,而深入了解湖泊或水库中蓝藻的群落结构及其时空变化是实现水华防治的前提基础。东圳水库是位于福建省莆田市的一座大型饮用水源地水库,近年来,由于人为活动干涉的加剧,水体水质变差,导致库区藻类异常繁殖,具有暴发蓝藻水华的潜在危险。为此,本论文中我们重点以东圳水库为研究对象,通过分子生物学技术（如变性梯度凝胶电泳（denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE）、克隆文库以及454高通量测序技术）,综合研究了东圳水库周年四个不同季节中的蓝藻群落结构与多样性及其时空变化特征,同时对蓝藻在不同水层中的垂直分布特点进行了研究;通过多元数据分析,探讨了蓝藻群落结构与水库环境参数的相关性;比较了利用两种不同高保真DNA聚合酶（分别为ex Taq酶与Q5酶）构建克隆文库对分析蓝藻群落结构的影响;最后利用DNA高通量测序技术对东圳水库夏季水样中的微生物群落结构进行了分析。本论文主要研究结论如下:（1）利用PCR-DGGE技术研究发现,东圳水库蓝藻群落结构在时间尺度上的变化较为明显,而空间尺度上的变化不大。即:四个季节间蓝藻群落结构具有显著的差异,而同一季节不同水层中的蓝藻群落结构差异不大。（2）通过多元数据分析（如PCA、RDA等）,表明浮游植物季节内垂直分布与水质物理特征、硝态氮及磷含量有关,水体中有机物及总氮等因子是控制东圳水库季节间分布主要驱动因子。冗余分析结果显示,影响东圳水库蓝藻群落组成的主要环境因子是温度、总氮与磷酸盐,因此对东圳水库水体中氮、磷营养盐含量的控制是防治蓝藻水华的重要手段。（3）采用16S r RNA克隆文库技术对东圳水库四季不同水层蓝藻群落结构及多样性进行分析,文库分析显示春季和冬季蓝藻多样性要高于夏季和秋季,春季占有优势地位的是family II-Gp IIa,到了夏季优势地位被family I-Gp I取代,并在秋季依然延续其优势地位,但是数量已经有减少趋势,而冬季优势种地位又被family II-Gp IIa取代;根据NCBI的BLAST分析,四季中蓝藻优势种的变迁为聚球藻—拟柱胞藻—拟柱胞藻—聚球藻/色球藻。另外,通过比较分析,发现利用两种不同高保真DNA聚合酶（分别为ex Taq酶与Q5酶）构建克隆文库总体上对蓝藻群落结构分析结果的影响不大,只不过由于Q5超保真聚合酶具有更强的扩增力会使克隆文库多样性有些许增加。（4）利用高通量测序技术对东圳水库夏季分层水样中微生物群落结构进行分析,结果表明夏季东圳水库不同水层微生物群落结构及种群数量各不相同,微生物多样性也有明显差异,随着水柱深度加深,微生物多样性增加,群落结构复杂。各个水层丰度较高的微生物有放线菌门、拟杆菌门、变形菌门、疣微菌门、浮霉菌门、蓝细菌门。其中1米水深处蓝藻所占整个微生物群落的比较最高,其次为10m,然后为0m及26m。微生物类群种类与数量的空间异质性与藻类生长繁殖或者藻类消亡过程中释放有机物等生理特性、环境因子等因素密切相关。