蓝藻是一类古老、微小的光合自养的原核生物，被认为是在最早进入陆地的生物。在漫长的进化中，他们形成了极强的生态竞争优势和环境适应性，遍布于各种土壤和水体中。蓝藻产生的藻毒素严重威胁人类及其它动物的健康，由此产生的土壤及水体健康问题引发关注，成为重要环境问题。其中微囊藻毒素(MCs)分布最广，危害最大，存在90余种不同的结构、且化学性质稳定难以去除。MCs是由非核糖体合成合成酶系统合成的环状七肽，由9-10个基因组成的微囊藻毒素基因簇(mcy genecluster)编码合成。mcy基因常被报道含有大片段的变异导致MCs的合成受阻，导致有毒与无毒菌株在环境中存的现象，从而引出了mcy基因在环境中变异的概率等科学问题。本研究针对上述科学问题，以阿尔卑斯山脉5大天然湖泊中的浮丝藻为研究样本，探索并建立了浮丝藻中mcy基因的未培养检测方法，以期寻找mcy基因中存在的天然变异;通过对比变异与未变异浮丝藻个体的保守序列，探索各变异间的进化关系;并研究mcy基因中，各个变异在不同水体空间上的分布及其在季节间的变化规律。通过本研究建立针对浮丝藻mcy基因定量检测的研究技术体系。对环境中的MCs以及治理具有重要的理论和实际意义。研究得到如下结果:　　(1)研究了单个浮丝藻可提供的DNA质量，如何高效提取浮丝藻的微量DNA，以及如何长期保藏浮丝藻的微量DNA。结果发现超声波提取的浮丝藻DNA片段范围稳定，与被提取的浮丝藻浓度无关，长度范围为1 kbp～10 kbp，峰值为6 kbp左右，主要片段集中在4 kbp～8 kbp之间。超声波提取DNA的最适强度为15％，作用时间最适为1s。DB溶液可有效提高超声波对浮丝藻DNA的提取，延长保存时间至3个月。　　(2)研究发现一个浮丝藻提取的DNA质量可支持80个清晰的PCR反应。以Phusion作为DNA合成酶进行的PCR，可扩增出最大长度为7738 bp的DNA片段。浮丝藻的DNA为模板PCR可得到的扩增子片段最大长度为6.2 kbp。综合上述限制因子，设计了覆盖整个mcy基因的引物体系将55 kbp的mcy基因切分为长度自3213 bp至5016 bp不等的16个片段。以Phusion和16对引物体系相结合的PCR反应体系对DNA模板的检测灵敏度进行检测，可对浓度为1-10 pg/μL的DNA模板进行扩增。　　(3)通过对800个浮丝藻mcy基因的分析，总结并发现了mcy基因中存在的大片段变异:转座子ISPlr1插入mcy基因的3处区域，分别为插入mcyD基因内4次，mcyE与mcyG间基因间隔区域60次，mcyA基因内5次，共计出现69次;在mcy基因内发现两处功能基因片段的缺失，分别为位于mcyD内的一段基因缺失和从mcyH到mcyA之间的一段基因缺失，概率分别为6.9％与2.6％。另有20.6％的浮丝藻在mcyT和mcyD间基因间隔区域有一段功能基因片段的插入。在mcyA内的腺苷酸化域，有59％的浮丝藻存在基因重组，原本含有N-甲基转移酶(N-methyl transferase)的较长的mcyA基因(Mdha)基因重组为编码不含有N-甲基转移酶的基因(Dhb)。　　(4)在55 kbp的mcy基因内发现结构特殊的RR序列(repetitive regions)反复出现7次，长44 bp，具有发卡结构，GC含量高达75％。7个RR序列均位于mcy基因的特殊位置，其中有3处为转座子ISPlr1的插入区域，一处存在于外来插入的功能基因内（mcyTD），一处位于mcyA内较短的DNA重组片段内(Dhb)，最后两处分别位于mcy基因上游622 bp处和下游121 bp处。其特殊的结构可能与mcy基因变异，甚至整个mcy基因的缺失相关　　(5)已含有一个基因插入的浮丝藻mcy基因再次发生基因变异的可能性非常小。但基因缺失（mcyHA和mcyD）同时出现的几率高达71.4％。mcyA基因的两种基因型（Mdha和Dhb）在环境中比例相近。mcyHA处的基因缺失(0-7％)仅出现在基因重组后较短的mcyA基因内(Dhb)，且正相关于mcyD处的基因缺失。对rbcXL和cpcBA两个基因位点进行分析，多数浮丝藻具有相同基因型，且mcy基因内的变异与保守序列的进化并不相关。　　(6)转座子ISPlr1插入mcy基因的位置有3处区域5个不同的位点，mcyD基因内4次，mcyE与mcyG间基因间隔区域60次，mcyA基因内5次，共计出现69次。转座子ISPlr1的5个插入位点分别对应5个正向重复序列(DR)。同一DR对应的ISPlr1插入方向相同。其中DR1，DR3和DR4对应的转座子方向相同，DR2与DR5对应的转座子方向则与之相反。　　(7)浮丝藻的DNA含量与其长度呈正相关关系，但其长度引起的DNA含量差异对PCR结果影响不显著。地理上的隔离会造成不同湖泊中的浮丝藻长度差异，基因变异的类型和丰度也不同。哈尔威湖和阿默尔湖mcy基因变异较多，但以不影响MC合成的变异为主。韦尔特湖和蒙德湖中以不产毒的变异为主，不影响MC合成的变异相对较少。在蒙德湖中转座子ISPlr1引起的变异在蒙德湖中含量低，且不随季节变化。mcyTD插入、mcyD缺失和mcyHA处缺失自春季的5.7％、5.2％、0％分别升高到秋季的27.0％、19.4％以及7.3％。mcyA基因重组自春季的81.1％降低到秋季的44.8％。　　本文研究了单个浮丝藻DNA提取过程，优化了提取DNA的参数和保藏技术，并据此建立针对mcy基因全序列的未培养研究方法。研究了环境中天然存在的mcy基因变异，以及各变异在不同地理和季节条件下的分布和变化。发现了环境中mcyD内的基因缺失，转座子ISPlr1的结构及5个插入位点，与mcy基因变异密切相关的特殊结构—RR序列;证明mcy基因内的变异与保守序列的进化并不相关。