《植物学》教学课件：06 原核藻类

5 5 原核藻类原核藻类5.1 5.1 蓝藻门蓝藻门5.2 5.2 原绿植物原绿植物5.1 5.1 蓝藻门（蓝藻门（Cyanophyta）蓝藻蓝藻是一类最原始、构造简单的自养植物。植物体为是一类最原始、构造简单的自养植物。植物体为单细胞或群体。单细胞或群体。蓝藻常生于水中或湿地上。蓝藻常生于水中或湿地上。5.1.1 5.1.1 主要特征主要特征5.1.2 5.1.2 种类与分布种类与分布5.1.3 5.1.3 主要代表类群主要代表类群螺旋藻属（螺旋藻属（Spirulina）5.1.1 5.1.1 主要特征主要特征 蓝藻植物体有单细蓝藻植物体有单细胞、非丝状群体和胞、非丝状群体和丝状体（丝状体（filament）等多种形态。有一等多种形态。有一些蓝藻的藻丝上常些蓝藻的藻丝上常含有特殊细胞，叫含有特殊细胞，叫异形胞异形胞（heterocyst）普通念珠藻（普通念珠藻（Nostoc commune）异形胞（结构）异形胞（结构）蓝藻植物体有单细胞、蓝藻植物体有单细胞、非丝状群体和丝状体等非丝状群体和丝状体等多种形态。有一些蓝藻多种形态。有一些蓝藻的藻丝上常含有特殊细的藻丝上常含有特殊细胞，称为胞，称为异形胞异形胞（heterocyst）蓝藻细胞壁分为蓝藻细胞壁分为4 4层，细胞壁主要化学成分是层，细胞壁主要化学成分是肽聚肽聚糖糖。在细胞壁的外面有果胶酸（。在细胞壁的外面有果胶酸（pectic acid）和粘）和粘多糖构成的胶质鞘（多糖构成的胶质鞘（gelatinous sheath）包围）包围 蓝藻只进行蓝藻只进行无性繁殖无性繁殖，包括营养繁殖和孢子繁殖，包括营养繁殖和孢子繁殖，而不具有性繁殖。而不具有性繁殖。5.1.1 5.1.1 主要特征主要特征 蓝藻细胞无细胞分化。细胞的原生质体，分化为蓝藻细胞无细胞分化。细胞的原生质体，分化为中央质中央质和和周质周质两部分。两部分。中央质中央质中含有染色质。蓝藻细胞中含有染色质。蓝藻细胞DNADNA以细纤丝状存在，以细纤丝状存在，无核膜和核仁的结构，但有核的功能，故称为原核。无核膜和核仁的结构，但有核的功能，故称为原核。周质周质在中心质的四周。蓝藻细胞没有分化成质体等细在中心质的四周。蓝藻细胞没有分化成质体等细胞器。光合色素分布在周质中的光合片层系统胞器。光合色素分布在周质中的光合片层系统类囊体类囊体表面。表面。5.1.1 5.1.1 主要特征主要特征5.1.2 5.1.2 种类与分布种类与分布蓝藻蓝藻分布很广分布很广，从两极到赤道，从高山到海洋，从两极到赤道，从高山到海洋，到处都有它们的踪迹。主要是生活在淡水中，海到处都有它们的踪迹。主要是生活在淡水中，海水中也有。水中也有。生活在水中的蓝藻，有的漂浮于水面，特别是在生活在水中的蓝藻，有的漂浮于水面，特别是在营养丰富的水体中，夏季大量繁殖，集聚水面，营养丰富的水体中，夏季大量繁殖，集聚水面，形成水华。形成水华。蓝藻约有蓝藻约有150150属，属，15001500种，全部包括在蓝藻纲中，种，全部包括在蓝藻纲中，一般分为一般分为3 3个目：个目：色球藻目（色球藻目（Chroococcales）蓝胞藻目（蓝胞藻目（Chamaesiphonales）颤藻目（颤藻目（Osillatoriales）蓝藻纲蓝藻纲色球藻目色球藻目蓝胞藻目蓝胞藻目颤藻目颤藻目5.1.3 5.1.3 主要代表类群主要代表类群 食用蓝藻：食用蓝藻：主要有普通念珠藻（地木耳）、发主要有普通念珠藻（地木耳）、发状念珠藻（发菜）、拟球状念珠藻（葛仙米）等状念珠藻（发菜）、拟球状念珠藻（葛仙米）等发菜（发状念珠藻发菜（发状念珠藻Nostoc commune.flagellifarme）苔垢菜（苔垢菜（Calothrix crustacea ）（生（生长在中高、潮带岩石上）长在中高、潮带岩石上）5.1.3 5.1.3 主要代表类群主要代表类群 固氮蓝藻：固氮蓝藻：通过其细胞中通过其细胞中固氮酶固氮酶的作用，将大的作用，将大气中游离氮分子转化为氮素化合物，因而可以气中游离氮分子转化为氮素化合物，因而可以大大增加土壤肥力。大大增加土壤肥力。讨论讨论 除了除了蓝藻蓝藻生物可以固氮外，还有哪些生物可以固生物可以固氮外，还有哪些生物可以固氮？氮？大多数固氮蓝藻的固氮大多数固氮蓝藻的固氮酶都存在于酶都存在于异形胞异形胞中，中，因而异形胞被认为是蓝因而异形胞被认为是蓝藻的主要固氮场所。藻的主要固氮场所。生产应用：生产应用：将将固氮能力将将固氮能力较强的蓝藻放养在较强的蓝藻放养在水稻田水稻田中，可以增加土壤中的含中，可以增加土壤中的含氮量，为水稻提供更多的氮量，为水稻提供更多的氮素营养。氮素营养。鱼腥藻（鱼腥藻（Anabaena）5.1.3 5.1.3 主要代表类群主要代表类群 放氢蓝藻：放氢蓝藻：可在光下将水水解产生氢和氧。可在光下将水水解产生氢和氧。聚球藻，颤藻等微聚球藻，颤藻等微型蓝藻都具有产氢型蓝藻都具有产氢能力能力,通过大规模通过大规模生产获得氢能生产获得氢能,为为未来开发无污染的未来开发无污染的洁净洁净氢能源氢能源开辟一开辟一条重要途径。条重要途径。颤藻（颤藻（Oscillatoria）讨论讨论 目前，新能源的开发类型有哪些？为什么要开发目前，新能源的开发类型有哪些？为什么要开发新能源？新能源？5.1.3 5.1.3 主要代表类群主要代表类群 水华蓝藻：水华蓝藻：常见的产生常见的产生“水华水华”的蓝藻有微囊藻属、的蓝藻有微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属、颤藻属等属中的一些种类。鱼腥藻属、束丝藻属、颤藻属等属中的一些种类。水华（水华（water blooms）是淡水中的一种自然生态现是淡水中的一种自然生态现象，由藻类引起的，如蓝藻、绿藻、硅藻等。象，由藻类引起的，如蓝藻、绿藻、硅藻等。导致水华发生的重要的因素之一就是水体的富营养化。导致水华发生的重要的因素之一就是水体的富营养化。富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。起的水质污染现象。“水华水华”发生时，水一般呈发生时，水一般呈蓝色或绿色蓝色或绿色水华藻类水华藻类 已知普遍形成水华的蓝藻分属已知普遍形成水华的蓝藻分属3 3目目3 3科科1111属，我国几乎属，我国几乎全有。常见的产生水华的蓝藻有微囊藻属（全有。常见的产生水华的蓝藻有微囊藻属（Microcystis）、）、鱼腥藻（鱼腥藻（Anabaena）、束丝藻属（）、束丝藻属（Aphanizomenon）、节）、节球藻属（球藻属（Nodularia）、颤藻属（）、颤藻属（Oscillatoria）等属中的一）等属中的一些种类。些种类。植物体是球形、不规则或具有很多穿孔的浮游性群体。植物体是球形、不规则或具有很多穿孔的浮游性群体。群体细胞很多，均匀地分布在无结构的基质中。细胞球形，群体细胞很多，均匀地分布在无结构的基质中。细胞球形，多数具有气泡。多数具有气泡。淡水淡水“水华水华”的严重危害的严重危害饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康。的健康。蓝藻蓝藻“水华水华”的次生代谢产物的次生代谢产物MCRSTMCRST能损害肝脏，能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。藻类水华污染经济损失巨大。藻类水华污染经济损失巨大。武汉东湖武汉东湖“翻塘翻塘”云南滇池蓝藻云南滇池蓝藻20072007年年5 5月，月，太湖太湖暴发蓝藻水华危机，江苏无锡市民饮暴发蓝藻水华危机，江苏无锡市民饮用水源受到威胁。用水源受到威胁。背景介绍：背景介绍：20072007年入夏以来年入夏以来,太湖水位出现太湖水位出现5050年以来最低值年以来最低值,加上天气连续高温少雨加上天气连续高温少雨,太湖水富营养化较重太湖水富营养化较重,诸诸多因素导致蓝藻提前一个多月暴发多因素导致蓝藻提前一个多月暴发,形成自然灾害。形成自然灾害。由于无锡城区的生活、生产用水主要取自太湖由于无锡城区的生活、生产用水主要取自太湖,部部分自来水用户因为受到分自来水用户因为受到“臭水臭水”的影响的影响,连洗澡后连洗澡后身上都是臭的。身上都是臭的。卫星遥感：太湖部分水域出现蓝藻水华卫星遥感：太湖部分水域出现蓝藻水华 在气象卫星在气象卫星20082008年年6 6月月2929日日10 10 时时2929分分 (北京时北京时)（图（图1 1）太湖蓝藻监测图）太湖蓝藻监测图中中,可看到太湖湖区的北可看到太湖湖区的北部、中部、西北部部分水部、中部、西北部部分水域出现不同程度的蓝藻水域出现不同程度的蓝藻水华信息。华信息。经估算，太湖上述各水域经估算，太湖上述各水域蓝藻水华影响面积分别如蓝藻水华影响面积分别如下：太湖湖区北部梅梁湾下：太湖湖区北部梅梁湾约约70km70km2 2、中部约、中部约63km63km2 2、贡湖西部及太湖北部部分贡湖西部及太湖北部部分水域约水域约60km60km2 2、西北部约、西北部约90km90km2 2。蓝藻水华的形成需要哪些条件？如何防止水蓝藻水华的形成需要哪些条件？如何防止水华的产生？华的产生？5.2 5.2 原绿植物原绿植物（Prochlorophytes ）原绿生物原绿生物是是2020世纪世纪8080年代发现的具有叶绿素年代发现的具有叶绿素a a、叶绿素叶绿素b b，不含藻胆素的原核藻类。原绿藻，不含藻胆素的原核藻类。原绿藻（Prochlorophytes）亦称原绿细菌，是最早被发）亦称原绿细菌，是最早被发现的一种原绿生物。现的一种原绿生物。原绿植物原绿植物的特征：的特征：单细胞，原核，直径单细胞，原核，直径6 625m25m翠绿色，含叶绿素翠绿色，含叶绿素a a、叶绿素、叶绿素b b同时具有同时具有光系统光系统（光系统光系统是类囊体膜中一种光是类囊体膜中一种光合作用单位合作用单位,它含有一个捕光复合物和一个光反应中心。它含有一个捕光复合物和一个光反应中心。光系统光系统反应中心色素吸收波长为反应中心色素吸收波长为700 nm700 nm的光。）的光。）和和光系统光系统（光系统光系统是类囊体膜中的另一种光合作是类囊体膜中的另一种光合作用单位用单位,它含有两个捕光复合物和一个光反应中心。光它含有两个捕光复合物和一个光反应中心。光系统系统反应中心色素吸收波长为反应中心色素吸收波长为680nm680nm的光。的光。）的功）的功能能。5.2.1 5.2.1 主要特征主要特征5.2.2 5.2.2 种类与分布种类与分布原绿藻门（原绿藻门（Prochlorophyta）在加利福尼亚海湾的在加利福尼亚海湾的海鞘类动物的泄殖腔中发现。海鞘类动物的泄殖腔中发现。原绿丝蓝细菌属原绿丝蓝细菌属（prochlorothrix），荷兰的许多浅，荷兰的许多浅水湖中发现。水湖中发现。原绿蓝球属原绿蓝球属（Prochlorothrix）等，在开放性海洋的）等，在开放性海洋的深透光层中发现。深透光层中发现。聚球藻聚球藻(Synechococcus)：含有叶绿素：含有叶绿素a a、叶绿、叶绿素素b b结合蛋白。沉降系数为结合蛋白。沉降系数为16S16S。5.2.3 5.2.3 主要代表类群主要代表类群科学未解之谜科学未解之谜 原绿藻是由何进化来？原绿藻是由何进化来？有人认为有人认为 ，大约，大约1 1亿年前，与海鞘类共生的某种亿年前，与海鞘类共生的某种蓝藻类取得了制造叶绿素蓝藻类取得了制造叶绿素b b和叶绿素和叶绿素a a及叶绿素及叶绿素b b蛋蛋白质体的能力，同时，藻胆素退化成为原绿藻。白质体的能力，同时，藻胆素退化成为原绿藻。有的则认为原绿藻可能发生于有的则认为原绿藻可能发生于2020多亿年前在海鞘多亿年前在海鞘类出现之前，是介于蓝藻和绿藻的中间生物，既类出现之前，是介于蓝藻和绿藻的中间生物，既继承了蓝藻类的叶绿素继承了蓝藻类的叶绿素a a，又产生了叶绿素，又产生了叶绿素b b，为，为绿藻类的产生打了前锋。绿藻类的产生打了前锋。原核藻类和其他原核生物的共同特征及其主原核藻类和其他原核生物的共同特征及其主要区别是什么要区别是什么?它们和真核生物（特别是植物）它们和真核生物（特别是植物）有何主要异同？有何主要异同？