细胞的生长过程

细胞的生长过程_发状念珠藻生物

    6．3．1　细胞的生长过程

    在液体培养条件下，单体发状念珠藻细胞的生长可分为4个时期，每个时期的长短随培养基和培养条件的不同而有一定差异。

    时期I：发状念珠藻细胞接种后1～2天，发状念珠藻营养细胞大量分化为藻殖段，此时期培养液中主要为藻殖段类型的发状念珠藻细胞，细胞数量明显增加（彩色插图12 A）。

    时期II：藻殖段发育为营养藻丝，此时期主要细胞类型为营养细胞。营养细胞初期主要为长短不一的营养藻丝，细胞呈典型的念珠状排列，细胞生长迅速，分裂旺盛，可观察到处于不同分裂时期的发状念珠藻细胞，藻丝中的大部分细胞都处于分裂状态（彩色插图12 B）。除横分裂外，少数藻细胞还出现纵分裂现象（彩色插图12 C），这是在天然发状念珠藻中未曾观察到的。在BG11₀培养基中，藻丝中有大量异形胞的分化，异形胞出现的比例约为每100个细胞中有8～10个异形胞。随着培养时间的延长，负染片中可见细胞外开始有明显的黏液层出现。一些相邻藻丝间的黏液层互相融合，形成由公共黏液层包裹的细胞群体。与自由生长的单根藻丝相比，这些包裹于公共黏液层中的细胞群体弯曲程度更高，并且相互间出现一定程度的折叠和缠绕。随着这些藻丝的弯曲和折叠程度的增加和分泌物浓度的进一步增加，细胞群体形状逐渐成为球形或椭圆形，整体呈细胞团状，与发状念珠藻正常的藻丝体形态有较大的差异（彩色插图12 E）。细胞团中的营养细胞以二分裂的方式繁殖，使细胞团体积增大，大的细胞团有时会发生分裂，裂解为两个或数个小细胞团，这种繁殖方式与群体蓝细菌相似。培养过程中摇振等机械刺激或对培养物进行匀浆可使细胞团外的黏液层或包囊破裂，细胞从中释放出来，恢复藻丝状态。

    时期III：培养条件已开始不利于发状念珠藻细胞的生长，镜检可见部分营养细胞裂解死亡，培养液由于细胞内水溶性色素的释放而变为黄色。

    时期IV：培养末期，培养条件已不利于发状念珠藻细胞的生长，黏液层中的营养细胞死亡消失，培养液中出现大量可运动的游离厚壁孢子（彩色插图12 F）。

    以上四个时期中，时期II是细胞旺盛生长的时期，其持续时间为18～20天，这一时期营养细胞占绝对优势。因此，发状念珠藻单体细胞生理特性的研究应针对这一时期的细胞开展。根据细胞的发育规律，在摇瓶培养条件下，单体发状念珠藻细胞的培养周期应为20～21天，这样可以获得最大的细胞生物量。

    液体培养条件下单体发状念珠藻的细胞类型和生长过程与天然发状念珠藻的有一定的差异。藻丝是发状念珠藻细胞的正常存在形式，其念珠状排列的细胞为念珠藻属的典型形态特征。然而，在液体培养条件下发现单体发状念珠藻营养细胞可形成细胞团，这种不同于通常藻丝体形态的细胞团的形成可能是由于以下两个原因： （1）细胞产生了大量的胞外分泌物，这些胞外分泌物没有扩散到培养液中，而是黏附在细胞周围形成黏液层，这已经通过负染观察得到证实； （2）黏液层内的细胞生长迅速，而包围在细胞周围的黏液层的扩展相对较慢，导致细胞在黏液层中折叠盘绕，并最终形成细胞团。因此，细胞团的形成是发状念珠藻细胞旺盛生长的结果，在无氮培养基（BG11₀）中细胞团较少形成也证明了这一点。天然发状念珠藻中难以观察到细胞团可能是由于发状念珠藻生长环境的贫瘠限制了细胞的生长，尽管有大量的胞外分泌物生成，但由于细胞生长缓慢，因而绝大多数细胞保持藻丝状态。华振基等曾在发状念珠藻端结等特定部位发现孢子囊样结构，形态与细胞团极为相似，这种孢子囊样结构很可能就是天然发状念珠藻中形成的细胞团。