生物學性狀
形態特徵
藍藻類的細胞形狀有球形、卵形、橢圓形、圓柱形、楔形、茄形、纖維形等。單細胞或形成片狀、球形、不規則形、團塊狀、絲狀等群體。
結構
(1)細胞壁
藍藻類細胞壁由兩層組成,內層是纖維素的,外層是膠質衣鞘,以果膠質為主。衣鞘(Sheath)在有些種類很稠密,有相當的厚度,有明顯的層理。有的種類則沒有層理,含水程度極高,以致不易觀察到。相鄰細胞的衣鞘可相融合,衣鞘中有時具棕、紅、灰等非光合作用色素。細胞壁上含有黏質縮氨肽,是藍藻區別於其他藻類的特徵之一。
(2)原生質體原生質體分為外圍的色素區和中央區兩部分。中央區在細胞中央,色素區在中央區周圍,含有各種色素、藍藻澱粉和假空泡等。
(3)擬核
藍藻具有擬核,而不是真正的細胞核,它是一種初級型的細胞核,只具核質而無核仁和核膜。
(4)色素
色素成分主要為葉綠素a、b胡蘿蔔素、藻膽素。藻膽素是藍藻的特徵色素,包括藍藻藻藍素(c-phycocyanin,CHNO)、藍藻藻紅素(c-phycoerythrin,CHNO)和別藻藍素(c-Allophycocyanin)等。藍藻植物體通常呈藍色或藍綠色。藍藻是沒有色素體,有類囊體(thylakoids),單條,多分布於細胞周圍原生質內,色素在類囊體上。
(5)同化物
主要是藍藻澱粉(cyanophycean starch)。
(6)假空泡
又稱偽空泡,是一些藍藻細胞內具有的氣泡,在光學顯微鏡下呈黑色、紅色或紫色,可使植物體漂浮。
生殖方式
藍藻類的繁殖方法在藻類中最簡單,沒有有性生殖,也沒有具鞭毛的生殖細胞。但近年來一些學者研究證明,一種組囊藻(anacystis nidulans)有遺傳轉化作用,並通過此作用對基因組進行修飾。通常以營養細胞分裂為主,此外尚有段殖體(hormogonia)、厚壁孢子(akinete)、異形胞(heterocysts)、內生孢子(endospore)、外生孢子(exospore)等。
生活特徵
藍藻是地球上最早出現的光合自養生物,利用水作為電子供體,利用太陽光能將CO還原成有機碳化合物,並釋放出氧氣。
藍藻毒素
根據化學結構,藍藻毒素可分為三類:環肽(cyclic peptides)、生物鹼(alkaloid)和脂多糖內毒素(lipopolysaccharide,LPS)。根據毒素對動物的致毒方式,可分為具有肝毒性的環肽毒素-微囊藻毒素(microcystins,簡稱MC)和節球藻毒素(nodularins)、具有神經毒性的生物鹼毒素——類毒素(anatoxins)和石房蛤毒素(saxitoxins)、具有細胞毒性的生物鹼毒素——擬柱胞藻毒素(cylindrospermopsin)、皮炎毒性的生物鹼毒素——海兔毒素(aplysiatoin)和鞘絲藻毒素(lyngbyatoxin)、刺激性毒素LPS,以及其他生物活性物質。
從全球範圍來看,在淡水環境的水華中發現的最常見的藍藻毒素為微囊藻毒素,主要產自微囊藻、魚腥藻、顫藻、念珠藻、項圈藻等浮游性藍藻。在迄今為止報導的MC的80多種異構體中,微囊藻毒素LR型異構體(microcystin-LR,MC-LR)是最為常見的種類之一。微囊藻毒素具有水溶性和耐熱性。易溶於水,甲醇或丙酮,不揮發,抗pH變化。其中MC-LR的分子式為CHNO,分子量為995.2,其在水中的溶解性大於1g/L,化學性質相當穩定。
鑑定及檢測方法
全細胞多重PCR分析法。
環境與污染源
藍藻廣泛分布於淡水、鹹淡水、海水和陸生環境,從高溫溫泉到冰雪上均可生存,但在溫暖和有機物含量較高的水體中較多。主要在淡水中生長,成為淡水中重要的浮游植物,在溫暖的季節里常大量繁殖形成“水華”。在我國南方幾乎一年四季都可以見到由藍藻形成的“水華”。在鹽鹼水中藍藻較多。微細藍藻是海洋中具有重要作用的超微藻類(picophytoplankton)的重要組成部分。在水體的垂直分布一般表層大於表層,有假空泡的更是如此。水平分布上下風位多於上風位,靜水易孳生。如水體開增氧機時較少有藍藻,河流中藍藻較少。一方面藍藻在元素的生物地球化學循環以及在維持生態系統結構、功能和生物多樣性方面具有重要的作用。另一方面,藍藻能產生一系列毒性很強的天然毒素(稱為藍藻毒素,cyanotoxin)危及人類的健康。當湖泊、河流或水庫中藍藻大量繁殖而形成水華時,給人類帶來很大危害,這主要是因為一些產毒藍藻的大量繁殖,如固氮的魚腥藻(Anabaena)、束絲藻(aphanizomenon)、擬柱胞藻(clindrospermopsis)、膠刺藻(gloeotrichia)和節球藻(nodularia),非固氮的微囊藻(microcystis)、顫藻(oscillatoria)和鞘絲藻(lyngbya)等。