虽然铁元素在自然环境中的储量丰富,但因其特殊的化学性质,生物可利用性极低,导致铁成为海洋与淡水环境中浮游植物生长的限制因素之一。蓝藻对铁的需求明显高于其他光合生物。蓝藻中铁用于多种酶和蛋白质的组装,参与光合作用和呼吸作用等重要的生物过程。因此,铁限制会影响蓝藻的生理特性,改变蓝藻细胞的化学计量关系,影响碳、氮等多种元素的生物地球化学循环,进而可能影响生态系统中的群落结构。微囊藻（Microcystis）作为蓝藻水华中最常见的藻种之一,能够聚集形成群体是其在水生态系统中成为优势种并暴发水华的关键。而微囊藻群体的形成由其表面特性和生境共同决定。在水体铁限制的大背景下,其对浮游植物影响研究主要集中在生理生态学方面,目前关于铁限制对微囊藻表面特性影响的研究甚少。因此,有必要全面探究铁限制对微囊藻表面特性的影响,以阐明铁限制对微囊藻聚集性能的影响,由此拓展在铁限制的环境背景下微囊藻水华形成机制的认识。本文首先构建了微囊藻聚集能力的评估方法,藉此对水华常见微囊藻的聚集性能进行了评估研究,并进行了表面特性分析以及结合扩展DLVO（Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek）理论定量描述了细胞间相互作用。然后综合表面特性、聚集性能、细胞间相互作用和胞外物质结构,分析了微囊藻不同聚集形态的成因。接着进行了不同铁限制强度对不同表型微囊藻的表面特性和聚集性能的影响研究。最后应用蛋白质组学技术,探究了不同强度铁限制对不同表型微囊藻生理和表面特性影响的机制。主要研究内容及结论如下:通过引入表面热力学中的粘附自由能(?(（6（9?））建立了水相中微囊藻聚集能力评估的方法,并对微囊藻表面张力参数、水-藻细胞界面张力和?((6（9?）随接触角的变化进行了拟合。拟合结果和相关性分析表明,?((6（9?）极性分量对?((6（9?）的贡献更大,而藻细胞与极性液体之间较高的接触角使粘附自由能表现为吸附（负值）且绝对值较大的概率更高;表面热力学参数中表面电子供体参数(-)对微囊藻?((6（9?）的影响最大,?((6（9?）随着-值的减小而减小,对应聚集性能有所提高。对比水华常见微囊藻的聚集率和?((6（9?）,发现?((6（9?）对聚集性能的评估适用性良好,优势突出。对比不同种微囊藻表面特性发现,聚集性能较好的微囊藻zeta电势绝对值较低,-较小,细胞疏水性较好。通过细胞间相互作用发现,聚集性能较好的微囊藻细胞间Lewis酸-碱水合作用表现为较大的吸附作用,斥力势垒较低,这种微囊藻多呈群体形态;反之,聚集性能较差的微囊藻细胞之间的Lewis酸-碱水合作用多表现为排斥,在加上范德华引力和静电斥力,最终细胞间总的斥力势垒越大且作用距离越长,细胞在溶液中的分散状态越稳定。因此,结合微囊藻表面热力学和细胞间相互作用分析除了能够解析不同种微囊藻聚集性能及其成因外,也将在诱导群体形成的研究上有助于选择适合的诱导方式。不同聚集形态（松散结合和紧密结合形态）群体微囊藻聚集率相似,但基于?((6（9?）表征的聚集性能却存在差异,综合胞外物质含量、表面特性、聚集性能、细胞间相互作用以及胞外物质结构解析了不同聚集形态成因。胞外物质含量和性质决定了表面特性,表面特性影响了细胞间相互作用,进而表现出不同的聚集性能。对于细胞间吸附作用更强的群体微囊藻,胞外物质更易累积形成复杂结构,这会进一步强化聚集而形成紧密结合的群体形态。而对于细胞间存在一定强度斥力势垒的群体微囊藻,斥力势垒越大、作用距离越长形成的群体结构越不稳定,呈现松散结合形态且易被环境改变。随着斥力势垒增强,自然条件下微囊藻难以获得足够的能量越过势垒而无法聚集,最终以单细胞形态分散存在。通过探究不同强度铁限制对不同表型（群体和单细胞表型）微囊藻的影响,发现从生长情况看,群体比单细胞微囊藻对铁限制的耐受性更高,其中铁限制和铁高度限制条件对应的铁浓度分别为2.22×10-6和4.44×10-7 M。两种表型微囊藻的胞外物质在“质”和“量”上都发生改变,从而导致表面特性发生变化。铁限制使群体微囊藻表面电负性降低,细胞间静电斥力减弱,同时细胞疏水性增强,细胞间Lewis酸-碱水合作用表现为吸附且增强,从而导致聚集性能增加,群体结构会更稳定。而铁限制使单细胞微囊藻的表面电负性有所升高,细胞间静电斥力增强,细胞表面亲水基团有一定减少,细胞间Lewis酸-碱水合作用表现出有一定程度减小的排斥作用,最终的聚集性能有所提高。但总斥力势垒依然很大,聚集无法自发进行。综上可知,铁限制使两种表型微囊藻都向着聚集的趋势发展。在不同铁限制强度下,群体微囊藻胞内外的铁储量都高于单细胞微囊藻,因此铁限制对群体微囊藻光合活性影响相对较小。应用蛋白质组学技术探究铁限制对微囊藻生理和表面特性影响机制发现,以铁充足为对照,在相同铁限制强度下,单细胞微囊藻的表达差异蛋白数量要多于群体微囊藻。铁高度限制引起的两种表型微囊藻的差异蛋白数都高于铁限制。差异蛋白质的主要功能是催化、结合活性、结构分子活性、抗氧化活性和分子载体活性,主要参与了代谢过程、细胞过程、定位、生物调节和生物过程调控等重要的生物学过程。铁限制通过调控糖代谢通路,调节糖基转移酶、异构酶、多糖合成相关蛋白、与多糖和蛋白质输出相关蛋白等的表达来影响胞外物质和表面特性。随着铁限制强度的提高,微囊藻对糖代谢相关的调整越多。但不同表型微囊藻对铁限制的响应策略并不相同,生理策略的差异会进一步导致不同表型微囊藻的表面特性做出不同的改变。