富营养化（Eutrophication）现象在全球范围内广泛发生,因其具有发展迅速、对人类健康和社会发展影响巨大等不良影响,而引起人们的普遍关注。目前中国的富营养化现状并不乐观,富营养化水体中动、植物特别是沉水植物的衰退和消亡现象十分普遍。沉水植物能够为水生生物提供食物和住所,并参与水体碳氮循环,在水生生态系统中起关键作用。因此沉水植被的恢复是一种有效修复富营养化水体的手段。本文研究了轮叶黑藻响应氨氮胁迫的机理,其目的是增强对富营养化水体中沉水植物消亡机制的了解,为富营养化水体的防治、生态恢复和管理提供理论依据。利用不同浓度的氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3--N）、磷元素（PO43--P）,不同光质（Light quality）与光强（Light intensity）及不同的溶氧量（Desolved oxygen,DO）（低氧或缺氧）等对轮叶黑藻进行处理,10 d后分别测定轮叶黑藻的株高、光合色素含量、抗氧化酶类活性等生理指标的变化,发现高浓度的氨态氮（NH4+-N>2.00 mg L-1）、单一的黄色光质、低于5%的光强、低氧（缺氧）（DO<0.2 mg L-1）会对黑藻的生长产生抑制作用。利用不同浓度的氨氮处理轮叶黑藻,对轮叶黑藻的生理响应进行了研究。结果显示高浓度氨氮（>2 mg L-1）处理显著降低轮叶黑藻的光合色素含量和光合作用的放氧速率,减少胞内可溶性糖和可溶性蛋白的积累。增加轮叶黑藻脯氨酸的积累,增加呼吸作用耗氧速率和氮同化过程中关键酶类的活性,从而影响了轮叶黑藻的碳氮代谢平衡。氨氮胁迫下轮叶黑藻体内活性氧和脂质过氧化产物MDA的积累造成了氧化胁迫。通过对抗氧化酶类活性测定和活性电泳图谱分析鉴定,和非酶类抗氧化物质含量的测定,研究了不同浓度氨氮处理下轮叶黑藻的抗氧化响应。并利用GSH合成抑制剂BSO处理研究了 GSH在轮叶黑藻抵御氨毒害造成的氧化胁迫中的作用。结果表明,氨氮处理下轮叶黑藻抗氧化酶活性趋向于随着氨氮处理浓度的升高而升高,显示氨氮处理后黑藻体内ROS的积累不是抗氧化酶活性抑制的结果。轮叶黑藻通过提高抗氧化防御能力应对氨毒害引起的氧化胁迫。氨氮胁迫下AsA和GSH共同参与了轮叶黑藻的抗氧化胁迫作用,但是AsA含量随氨氮浓度的升高而降低,而GSH含量随浓度上升而显著升高。BSO处理后轮叶黑藻因氨氮胁迫造成的碳氮代谢失衡加重、氧化胁迫增强,表明GSH在轮叶黑藻抵御氨毒害造成的氧化胁迫中起着重要的作用。利用NADPH氧化酶抑制剂和H2O2清除剂处理氨氮胁迫下的轮叶黑藻,初步证明ROS的产生与NADPH氧化酶有关,估算出与NADPH氧化酶有关的H2O2和O2·-含量约占氨氮胁迫下轮叶黑藻体内H2O2和O2·-含量的40%。利用黑暗处理氨氮胁迫下的黑藻,估算出叶绿体来源的H2O2和O2·-占轮叶黑藻总含量的50%以上,表明叶绿体是氨氮胁迫下轮叶黑藻ROS的主要来源。利用电镜观察,H2O2和O2·-主要积累于细胞质膜内壁和质外体空间,O2·-还在叶绿体中大量积累。利用percoll细胞分离液分离了氨氮胁迫下轮叶黑藻的叶绿体,对轮叶黑藻叶绿体O2·-的产生速率、H2O2的积累量和抗氧化系统的变化进行了研究,结果显示氨氮胁迫会显著增强轮叶黑藻叶绿体O2·-的产生和H2O2的积累,叶绿体内抗氧化酶类活性也受到显著增强。叶绿体内H2O2的高积累量可能与高的SOD活性和受到限制的AsA/GSH循环有关。AsA含量在氨氮处理下会显著减少,这可能会导致APX介导的ROS清除能力减弱。另一方面,叶绿体内高的GSH含量可能增强轮叶黑藻对氨氮胁迫的抗性。胞内和叶绿体内NAD合成的关键酶类受氨氮处理诱导上调,解释了轮叶黑藻NAD（H）和NADP（H）高积累量的原因。利用蛋白质组学技术对不同浓度氨态氮处理后的轮叶黑藻进行蛋白质组学研究。发现氨氮处理后黑藻共有91个蛋白点发生了表达差异。对这些蛋白点进行MALDI-TOF质谱鉴定,共鉴定到52个蛋白质（共53个蛋白点）,其中44个蛋白质上调,涉及光合作用、电子传递、物质合成、蛋白水解、能量代谢和其它未知代谢途径;6个蛋白质下调,涉及卡尔文循环和叶绿素合成;新出现的3个蛋白质涉及抗氧化作用。这些关键酶类的差异表达可以部分解释轮叶黑藻色素含量减少、蛋白质降解和光合作用的下降等现象。