水体富营养化防治是一个全球性热点问题。沉积物是富营养化水体的内源营养物质来源,对维持水体的富营养化具有重要作用。作为自然界物质循环的主要推动力,沉积物微生物在水-沉积物间的物质循环及藻华形成中发挥着重要作用。本研究以富营养化的太湖为对象,选择污染重的西部、北部湖区位点、污染轻的东太湖位点及远离人为污染的湖心区位点,研究了各位点在藻华不同时期(11月、2月、5月和8月)水-沉积物间理化性质变化、沉积物微生物群落结构变化及聚磷菌多样性和数量变化特征,以揭示微生物种群与物质循环和藻华爆发的关系,并利用改进的分离培养手段开发了太湖微生物资源。研究结果表明,沉积物中的营养物质尤其是内源磷的释放发生于藻华爆发前的2-3个月,为藻类的复苏和大量生长繁殖提供营养,磷仍然是太湖富营养化的限制性因子,但在污染重的湖区磷的限制作用明显减弱。T-RFLP技术对沉积物中的细菌和古菌群落的研究表明,藻华爆发时期的沉积物细菌群落结构与未爆发时期具有明显差异,且差异随着藻华的持续爆发而增大,同时细菌多样性下降明显,而古菌群落则同时受到藻华爆发和营养水平的影响。进一步选择污染重的北部湖区、湖心区和污染轻的东太湖各一个典型位点,采用454高通量测序技术分析了太湖沉积物中的细菌群落结构在藻华形成的4个不同时期的变化特征。结果显示太湖沉积物中的主要细菌类群为变形菌门,其次是拟杆菌门、绿弯菌门、疣微菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、浮霉菌门和蓝藻门等水生生态系统中的常见细菌类群,但ε-变形菌纲仅在靠近湖岸的北部湖区和东太湖两个位点被检测到(1.82-13.76%),说明其可能受到人类活动的影响较大。藻华不同时期细菌群落的相对丰度变化明显：污染重的位点的β-和ε-变形菌纲在藻华爆发前丰度明显上升,湖心区位点则是绿弯菌门的丰度大幅上升,上述细菌类群对沉积物中内源营养释放可能具有重要作用；随着藻华的持续发生,α-和γ-变形菌纲的相对丰度上升,主要参与有机营养物质的降解,同时α-变形菌纲相对丰度的上升还可以作为藻华成熟的特异性表征。进一步在属分类水平上的分析发现,Thiobacillus和Sulfuricurvum是最优势类群,在污染重的位点,其相对丰度在藻华爆发前的明显上升,对沉积物内源磷的释放具有重要作用,且可作为预测藻华爆发的细菌类群。同时,首次发现N03--N含量是沉积物细菌群落的最显著影响因子。此外,克隆文库结果显示,污染重和污染轻的位点沉积物中的Candidatus Accumulibacter类聚磷菌均属于I型多聚磷酸盐激酶基因的ⅡD分支。聚磷菌的数量和种群多样性可以反映水体营养水平,随水体污染程度增加,聚磷菌的多样性减少但其数量随藻华的爆发大幅增加,说明聚磷菌是沉积物中磷循环的重要驱动者,并与藻华爆发密切相关。研究结果明确了富营养化浅水湖泊沉积物中微生物种群的结构、变化特征及其在藻华爆发过程中所发挥的重要作用,为水体富营养化的治理和藻华预警奠定了理论基础。利用分离培养技术研究了太湖沉积物中的微生物资源。通过16S rRNA基因鉴定了20株聚磷细菌,且发现16-28-2为新鞘氨醇杆菌属(Novosphingobium)中的一个新种,将其命名为Novosphingobium tardum sp. nov.。