湖泊富营养化导致有害蓝藻水华频繁发生，其产生微囊藻毒素而严重威胁人类健康和饮用水安全。微囊藻毒素主要是由蓝藻门中的微囊藻属、鱼腥藻属、浮丝藻属和束丝藻属等产生，湖泊中这些蓝藻种属的竞争和演替影响水体中微囊藻毒素浓度的变化。同时，微囊藻毒素的产生受微囊藻毒素合成酶基因(microcystin biosynthesis gene cluster, mcy)的调控。自然水体中产毒微囊藻细胞（含有mcy基因）和无毒微囊藻细胞（不含mcy基因）共存，产毒微囊藻种群丰度及其相对比例是决定微囊藻毒素浓度的重要因素。研究表明，蓝藻种类的演替和产毒微囊藻丰度的变化及其比例受多种环境因子的影响。因此，探讨环境因子对蓝藻优势种群的时空演替和产毒微囊藻丰度及比例的影响，有助于深入认识蓝藻水华发生机理，评价其带来的生态灾害。本文对巢湖不同季节、不同湖区的浮游植物和微囊藻毒素进行周年调查，并利用实时荧光定量PCR方法定量研究底泥和水体中产毒微囊藻种群丰度的变化规律，以分析巢湖不同季节不同湖区蓝藻优势种的时空演替、微囊藻毒素和产毒微囊藻的时空变化及其与环境因子的关系，并根据分析结果，通过模拟实验研究关键的气候因子CO2水平升高对产毒和无毒微囊藻竞争的影响。主要结果归纳如下:　　(1)2012年6月至2013年5月对巢湖的浮游植物周年调查结果表明，巢湖蓝藻以铜绿微囊藻、卷曲鱼腥藻、水华束丝藻为主要的优势种群，时空演替明显。季节上，春季以鱼腥藻占优势，夏季以微囊藻占优势，秋冬季再转变为鱼腥藻，期间在春末夏初和秋末伴随着短暂出现的束丝藻优势种。空间上，微囊藻主要分布在巢湖的西湖区，鱼腥藻分布在东湖区，束丝藻则偶尔出现在中部湖区。温度、总磷、硝态氮和可溶性总氮则是蓝藻优势种演替的主要解释因子。　　(2)对巢湖布设的9个采样点进行微囊藻毒素(MCs)调查研究，结果表明，巢湖全湖范围都存在MCs的污染，MCs含量随时空变化明显。空间上，巢湖西湖区MCs含量均明显高于东湖区和湖心区。时间上，夏季MCs含量最高，8月达到最大值17.52μg L-1。夏秋季节胞内毒素大于胞外毒素，而冬春季节则相反。蓝藻水华期间MCs以MC-RR为主，非蓝藻水华期以MC-LR为主。相关统计分析结果表明，MCs与微囊藻和鱼腥藻生物量呈正相关(p＜0.05），微囊藻和鱼腥藻的演替不仅影响MCs的含量，也影响MCs的种类组成。微囊藻是巢湖主要的产毒蓝藻，其生物量的时空变化影响着MCs的动态变化，并受环境因子的影响，其中温度，TP，pH是主要的驱动因子，它们不仅影响MCs浓度，而且与MCs异构体比例和胞内胞外毒素比例的变化密切相关。　　(3)运用荧光定量PCR分析了底泥和水体中产毒微囊藻丰度，结果表明，巢湖水体中产毒微囊藻种群从11月开始下沉至底泥表面越冬，水体中产毒比例下降，底泥中产毒比例增加。翌年3-4月即开始从底泥表面悬浮，进入水体复苏，底泥中产毒微囊藻丰度及其比例下降，水体中的产毒微囊藻丰度不断增加，形成水华。巢湖西湖区底泥和水体中的产毒微囊藻丰度及其比例高于湖心区和东湖区，且西湖区的产毒微囊藻种群复苏的时间较湖心和东湖区提前一个月。就三个湖区而言，水体中产毒微囊藻丰度及其比例都呈现夏秋季偏高，冬春季节低的特点，而底泥中的产毒微囊藻丰度及其比例呈现相反的变化趋势，冬春季节高于夏秋季节，且在越冬期间产毒微囊藻比例明显低于复苏生长后的产毒微囊藻比例。温度，溶解氧，总氮、总磷是影响越冬和复苏期间产毒微囊藻丰度时空变化的关键因子。　　(4)为了阐明巢湖蓝藻水华期间微囊藻基因型组成和MCs与环境因子关系，分别用荧光定量PCR和HPLC定量微囊藻基因型和MCs产量，结果表明微囊藻基因型丰度和MCs浓度存在明显的时空分布。产毒和无毒微囊藻共存，产毒基因型比例变化范围在9.43％至87.98％。Pearson相关分析和多元逐步回归分析表明水温、总磷、可溶性无机碳(DIC)是影响微囊藻基因型丰度和MCs浓度的关键环境因子。　　(5)模拟不同CO2浓度水平（270，380和750μL L-1）研究了夏季蓝藻水华期间大气CO2水平升高对产毒和无毒微囊藻竞争的影响，结果表明，CO2水平升高，水体中的pH降低，DIC升高。CO2水平升高对总微囊藻种群丰度没有影响，但决定了微囊藻内部种群结构的变化，低CO2水平有利于产毒微囊藻生长和MCs增加，而高CO2水平，无毒微囊藻占优势，MCs含量降低。