[科普中國(guó)]-細(xì)菌孢子

細(xì)菌孢子是一種孢子或類孢子的結(jié)構(gòu)，由細(xì)菌所生成。其中包括內(nèi)孢子，(藍(lán)藻綠藻的絲狀體的)厚壁孢子，以及放線菌和固氮菌生成的孢子。

簡(jiǎn)介在細(xì)菌中,孢子的形成僅僅是一種在惡劣環(huán)境中生存的辦法，而非一種生殖的方式。在培養(yǎng)基中，細(xì)菌由營(yíng)養(yǎng)菌絲發(fā)育為氣生菌絲，氣生菌絲生長(zhǎng)到一定階段，大部分分化出可形成孢子的孢子絲，孢子絲生長(zhǎng)到一定階段即產(chǎn)生成串的分生孢子。

孢子的形態(tài)多樣，有球形、橢圓形、柱形、瓜子形、梭形和半月形等。

孢子顏色有白、灰、黃、橙、紅、藍(lán)、綠等。在電子顯微鏡下觀察其表面紋飾，有的光滑，有的有小疣或呈褶皺狀、棘狀、毛發(fā)狀、鱗片狀。目前發(fā)現(xiàn)，凡直或波曲的孢子絲都產(chǎn)生表面光滑的孢子;螺旋狀的孢子絲則有的產(chǎn)生表面光滑的孢子，有的產(chǎn)生刺狀或毛發(fā)狀的孢子。因此，孢子表面的結(jié)構(gòu)特征也可作為鑒別菌種自重要依據(jù)。放線菌的各種孢子絲形態(tài)見圖1-31，各種孢子形態(tài)見圖1-32。

分類無性繁殖產(chǎn)生①孢囊孢子:是無隔菌絲的霉菌中最常見的一類無性抱子，是接合菌亞門和鞭毛菌亞門霉菌的無性繁殖方式。生在孢子囊內(nèi)的抱子稱孢囊孢子，又稱內(nèi)生孢子。霉菌生長(zhǎng)到定階段，氣生菌絲或孢子囊梗頂端膨大，并在下方生出膈膜與菌絲分開面形成孢子囊。孢子囊逐漸長(zhǎng)大，在囊中的核經(jīng)多次分裂形成許多核，每.核外包以原生質(zhì)和由原生質(zhì)分化的孢子壁，即成為孢囊孢子。原來膨大的細(xì)胞壁就成為孢囊壁。孢子囊下瑞連接的菌絲稱孢子囊梗。孢子囊梗伸向孢子囊的橫隔膜的凸起部分稱囊軸。孢子囊梗也有分枝，而分枝的頂端也產(chǎn)生孢子囊。孢子囊成熟后破裂，孢囊抱子飛散出來，遇到適宜條件即可萌發(fā)成新個(gè)體。

②分生孢子:分生孢子是有隔菌絲的霉菌中最常見的一類無性孢子，是大多數(shù)子囊菌亞門和全部半知菌亞門霉菌的無性繁殖方式。因?yàn)殒咦又诰z細(xì)胞外，故又稱外生抱子，其形狀、大小，結(jié)構(gòu)、產(chǎn)生和著生方式隨菌種面異。分生孢子有球形、卵形，柱形、紡錘形，鐮刀形等不同形狀。

③節(jié)孢子:節(jié)孢子是由菌絲斷裂形成的孢子。

④厚垣孢子:厚坦孢子又稱厚膜(壁)孢子，它是由菌絲中間(少數(shù)在頂端)的個(gè)別細(xì)胞膨大，原生質(zhì)濃縮和細(xì)胞壁加厚形成的休眠孢子。其形成過程:在菌絲中間或頂端的個(gè)別細(xì)胞膨大，原生質(zhì)濃縮、變圓，類脂物質(zhì)密集，然后在四周生出厚壁或者原來的細(xì)胞壁加厚，形成圓形、紡錘形或長(zhǎng)方形的厚垣孢子，它是霉菌抵抗熱與干燥等不良環(huán)境的一種休眠體，壽命較長(zhǎng)，菌絲體死亡后，上面的厚坦抱子生存下來，當(dāng)條件適宜時(shí)能萌發(fā)成菌絲體。毛霉屬中的總狀毛霉(M.rcemosus)常在菌絲中間部分形成摩垣孢子。

有性繁殖產(chǎn)生①卵孢子:卵孢子是由菌絲分化生出兩個(gè)大小不同的異型配子襄結(jié)百的縮成或數(shù)個(gè)配子囊稱雄器，大型配子囊稱藏卵器。藏卵器中的原生質(zhì)在與雄器配合前，收縮成一個(gè)或數(shù)個(gè)原生質(zhì)團(tuán)稱卵球。當(dāng)雄器與藏卵器配合時(shí)，雄器中的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核通過受精管進(jìn)入藏卵器與卵球配合，此后卵球生出外壁即成為卵孢子。

②接合孢子:接合孢子是接合菌亞門、毛霉目中的霉菌典型的有性孢子，它是由菌絲生出形態(tài)相同或略有不同的配子囊接合而成。

③子囊孢子:子囊孢子是子囊菌亞門的主要特征。在子巍中形成的有書子囊是一種囊狀結(jié)構(gòu)，有圓球形、寬卵形、棒形或圓筒形等多種形狀。

④擔(dān)孢子:是大型子實(shí)體真菌——擔(dān)子菌(磨菇、木耳等)產(chǎn)生的有性孢子，是一種外生孢子，經(jīng)過兩性細(xì)胞質(zhì)配、核配后產(chǎn)生。

特點(diǎn)細(xì)菌孢子擁有以下的特點(diǎn)：

能夠忍受極端的干燥；

部分能生存于零下的溫度；

部分會(huì)散布毒性的化合物, 例如蘇力菌合成 Cry毒素。

細(xì)菌孢子的環(huán)境耐性很強(qiáng)。舉個(gè)例子，破傷風(fēng)桿菌和炭疽病有能力存活于土壤中數(shù)年的時(shí)間。細(xì)菌孢子的發(fā)現(xiàn)起源于19世紀(jì)，一位生物學(xué)家注意到顯微鏡下一個(gè)小巧，圓潤(rùn)，明亮的物體在細(xì)菌之中。即便細(xì)菌被沸騰加熱5分鐘，它仍能生存下來。沸騰加熱5分鐘殺了細(xì)菌卻殺不死細(xì)菌孢子。[1]當(dāng)環(huán)境適宜的時(shí)候他們就會(huì)發(fā)芽。

由于細(xì)菌孢子的環(huán)境抗性很強(qiáng)，他們具有高度傳播性。這使得如艱難梭菌這類有細(xì)菌孢子保護(hù)的病原菌形成了很大的問題。

蕨類孢子蕨類植物通過孢子萌發(fā)形成獨(dú)立生活的配子體, 配子體能夠形成精子器和頸卵器, 進(jìn)而通過受精作用形成新的孢子體。

孢子萌發(fā)是蕨類植物生活史過程中配子體世代向孢子體世代轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵步驟。 同時(shí), 此過程不僅受到多種環(huán)境因子的影響, 也是研究細(xì)胞核極性移動(dòng)、細(xì)胞不對(duì)稱分裂、假根極性生長(zhǎng)等獨(dú)特的細(xì)胞學(xué)事件的良好模型。 迄今為止, 人們已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)多種環(huán)境因子對(duì)約 200余種蕨類植物孢子萌發(fā)有影響。 總結(jié)了環(huán)境因子對(duì)蕨類植物孢子萌發(fā)影響的規(guī)律如下:

(1)孢子萌發(fā)除了受到光照強(qiáng)度影響外, 主要受光質(zhì)的影響, 光質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為 4種方式:①孢子萌發(fā)受紅光刺激與遠(yuǎn)紅光抑制像開關(guān)一樣調(diào)控;② 孢子萌發(fā)不受遠(yuǎn)紅光抑制;③ 孢子萌發(fā)受藍(lán)光抑制;④ 孢子只能在黑暗條件下萌發(fā)。

(2)重力作用會(huì)影響孢子細(xì)胞核移動(dòng), 進(jìn)而影響孢子細(xì)胞發(fā)育的極性。

(3)赤霉素(GA)能增加孢子萌發(fā)率或幫助孢子打破休眠。 成精子囊素與 GA作用相似, 啟動(dòng)或促進(jìn)孢子萌發(fā)。 而脫落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和乙烯等其它激素對(duì)孢子萌發(fā)的影響相對(duì)較小。

(4)不同植物孢子有著各自最適的萌發(fā)培養(yǎng)基條件, 如不同種類孢子對(duì) MS培養(yǎng)基中無機(jī)鹽含量、蔗糖含量、 pH值的要求不同。 孢子外被中的Ca2 +、Mn2+和 Mg2+, 培養(yǎng)基中的 Cd2 +和 La3 +, 以及孢子接種密度、萌發(fā)空間 CO2含量也會(huì)對(duì)孢子萌發(fā)造成影響。

(5)多數(shù)蕨類植物孢子在 15 -30℃可以萌發(fā), 最適萌發(fā)溫度為 25℃。 (6)4℃和液氮儲(chǔ)藏可以延長(zhǎng)孢子壽命并保持較高萌發(fā)率。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

魏大勇 - 副教授 - 西南大學(xué)