海洋微型生物被誉为全球微观尺度生物地球化学循环的主要参与者。在全球气候变化的背景下,海洋碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,成为了各国科学家关注的热点。海洋“微食物环”和“微型生物碳泵”理论强调了微型生物在海洋碳循环中的重要作用,它们推动了海洋有机碳的代谢转化与归宿,同时也推动了海洋氮、磷等元素的生物地球化学循环过程。浮游植物通过光合作用产生的有机物质是上层海洋活性有机碳的主要来源。浮游植物和异养细菌之间,特别是浮游植物光合作用产物和异养细菌之间的相互作用是海洋生态系统的基础,不仅塑造了海洋生态系统的结构和多样性,而且促进了海洋碳循环过程。聚球藻在全球海洋都有广泛地分布,而且是初级生产力的重要贡献者。本研究以聚球藻作为初级生产者的代表,在实验室中探究了聚球藻Synechococcus sp.XM-24与其共栖异养细菌的相互作用关系,并且分别在寡营养海域和富营养海域进行了聚球藻Synechococcus sp.XM-24来源有机物质的添加培养实验,深度剖析了聚球藻来源有机物质与不同环境异养微生物之间的相互作用关系以及有机碳的代谢转换过程,本研究主要结论如下:1、在室内Synechococcus sp.XM-24培养体系中,根据聚球藻的生长情况,72天的培养可分为四个阶段:适应期、对数生长期、平台期和衰亡期。体系中POC浓度变化与聚球藻丰度变化是相一致的。黄杆菌（Flavobacteriales）、玫瑰杆菌（Roseobacterclade）、γ-变形菌（Gammaproteobacteria）和放线菌（Actinobacteria）是体系内主要的共栖异养细菌类群,并且在培养过程中群落结构发生了演替变化。2、在南海寡营养培养实验中,有60-73%聚球藻来源有机物质（Synechococcus-derived organic matter,SOM）在9天左右的培养过程中被微生物群落所降解利用,同时观察到了磷酸盐的快速再生。SOM的加入改变了原位活性微生物群落结构,Gammaproteobacteria、α-变形菌（Alphaproteobacteria）和拟杆菌（Bacteroidetes）是培养体系内的主要活性微生物类群,并且在培养过程中呈现了交替演变。Gammaproteobacteria是体系中响应最快的微生物类群,是SOM最主要的降解者,并可保持优势地位,体现了它们对新鲜有机物质的快速响应能力以及其生活方式的灵活性。3、在厦门近岸富营养环境培养实验中,SOM可以快速地被微生物所降解利用,并且微生物介导的SOM降解过程也推动了氮和磷元素的再循环。四种荧光溶解有机物组分的变化说明了微生物可以利用、修饰和转化SOM,从而影响DOM 的生物可利用性。Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria和奇古菌（Thaumarchaeota）是培养体系中的主要微生物类群,它们在培养过程中的演替变化说明了微生物类群对体系内有机物质的质与量的积极响应和反馈以及它们代谢方式的多样和灵活。基于TOC消耗速率确定的三个阶段对应于NH4+、NO2-和NO3-的转化和积累过程,以及在培养中后期占优势的Thaumarchaeota,和后期Nitrospinae/Nitrospirae相对丰度的升高,说明了微生物介导下硝化过程的发生,展现了在微生物介导的SOM降解过程中碳代谢与氮代谢的耦合。4、利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS）和傅立叶离子回旋共振质谱（fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer,FT-ICR MS）对厦门近岸富营养培养实验中有机物质变化进行了追踪。GC-MS分析出的POM化合物主要为脂肪酸类、芳香族类、烷烃类和醇类等。脂肪酸类化合物在培养前中期有较高的相对比例,并随培养时间的增加而逐渐降低,在培养后期芳香族类化合物和烷烃/烯烃类化合物相对比例明显的增加了,体现了微生物对POM组成结构的改造。FT-ICR MS结果说明了培养体系中的DOM组分在持续发生着变化,一部分DOM分子可以快速地被微生物所降解利用,一部分DOM分子的相对强度在培养前后发生了改变（下降或上升）。180天的培养证实了微生物倾向于降解利用氧化状态相对较高的DOM分子,并且与C4组分（较惰性）正相关的分子有更低的O/C比和H/C比。