真眼點藻綱的系統(tǒng)分類、生物學(xué)特性及應(yīng)用研究

高保燕 張成武 萬凌琳 李愛芬

(暨南大學(xué)水生生物研究所生態(tài)學(xué)系, 廣州510632)

真眼點藻綱的系統(tǒng)分類、生物學(xué)特性及應(yīng)用研究

高保燕 張成武 萬凌琳 李愛芬

(暨南大學(xué)水生生物研究所生態(tài)學(xué)系, 廣州510632)

真眼點藻綱是1970年、1971年Hibberd 和 Leedale根據(jù)其細胞學(xué)和超微結(jié)構(gòu)的特征, 將原黃藻綱中的一些成員重新調(diào)整而成立的一個新綱。自該綱成立以來, 由于新種不斷被發(fā)現(xiàn), 科、屬和種的數(shù)量都有所增加, 目前該綱已有1目6科13個屬28個種。該綱藻類的主要細胞光合作用色素包括: 葉綠素a、堇菜黃素、無隔藻黃素和β-胡蘿卜素; 細胞內(nèi)具有一周生裂葉狀的葉綠體或多個盤狀的葉綠體, 具一柄狀蛋白核或無, 葉綠體內(nèi)具有三條類囊體為一組的片層, 無環(huán)帶形的片層, 雙層葉綠體膜外有一層葉綠體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜包裹,它不與核膜相連; 細胞中具有一個相對較大的、近球形的液泡, 其中含有能振動的顆粒物和一個直徑在 1—3 μm的紅色球狀體; 繁殖方式通常形成2個D形或4個四面體形的似親孢子, 有時會形成8個或16個的似親孢子; 大多種類能產(chǎn)生燒瓶狀的游動孢子, 游動孢子具有單根兩側(cè)排列管狀小茸毛的鞭毛(另一根退化)或另具一根為光滑型的鞭毛。通過18S rDNA和rbcL基因序列的分析, 該綱與異鞭藻門其他各綱藻類的親緣關(guān)系得到確定。脂肪酸分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)該綱的藻類皆含有長鏈多不飽和脂肪酸—二十碳五烯酸。真眼點藻綱的藻類在淡水、海水和土壤表面等環(huán)境中都有分布。該綱的擬微綠球藻屬中多個種類被廣泛應(yīng)用于輪蟲、鹵蟲及珍貴海產(chǎn)品幼苗的開口餌料, 亦已成為二十碳五烯酸和重要類胡蘿卜素的潛在生產(chǎn)藻株。另外, 研究發(fā)現(xiàn)該綱的大多數(shù)種類富含油脂, 它們已成為微藻生物燃料開發(fā)的備選藻種資源。

真眼點藻綱; 超微結(jié)構(gòu); 系統(tǒng)演化; 生化組分; 商業(yè)應(yīng)用價值

根據(jù)細胞學(xué)和超微結(jié)構(gòu)的特征, 主要是游動孢子的一些特征, 尤其是位于葉綠體外尺寸較大的眼點和特殊結(jié)構(gòu), 以及鞭毛突起的位置; 營養(yǎng)細胞中紅色球體的存在和蛋白核的形態(tài)結(jié)構(gòu)。Hibberd和Leedale于1970—1971年把真眼點藻從黃藻綱中分出成立一個新的綱—真眼點藻綱(Eustigmatophyceae)[1,2], 后來的研究也發(fā)現(xiàn)這些藻類的光合作用色素組成也不同于黃藻綱種類的光合作用色素組成。

自真眼點藻從黃藻綱分出之后, 其分類系統(tǒng)已被藻類學(xué)家所接受, 由于研究的不斷深入, 原屬于黃藻綱的一些種又被重新再鑒定以及新種不斷被發(fā)現(xiàn), 原初歸屬于該綱的種類僅有 12個種[3], 增加到目前的 28個種, 同時新成立了 2個科[葉藻科(Loboaceae)和角綠藻科(Goniochloridaceae)]。而對于真眼點藻綱藻類的分子鑒定、細胞超微結(jié)構(gòu)、生化組成和開發(fā)應(yīng)用方面的研究亦已取得較大的進展, 本文擬對真眼點藻綱的系統(tǒng)分類、細胞超微結(jié)構(gòu)、生化組成、生態(tài)分布和開發(fā)應(yīng)用前景等進行較全面的綜述。

1 真眼點藻綱細胞學(xué)和超微結(jié)構(gòu)

真眼點藻綱的藻類為真核細胞, 大多數(shù)為單細胞, 球形、多角形或細胞壁表面有突起, 多數(shù)種類有一個周生裂葉狀的、綠色或黃綠色的葉綠體或多個盤狀的葉綠體。細胞質(zhì)中具有一個相對較大的、近球形的液泡, 其中含有許多能振動的顆粒物; 還具有一個直徑在1—3 μm的紅色球狀體(Reddish globule),它的顏色從灰黃—褐色到紅—褐色變化, 通常隨著培養(yǎng)時間的延長會變大變暗。大多種類具有一個明顯的蛋白核, 但只出現(xiàn)在營養(yǎng)細胞中, 在游動孢子中未發(fā)現(xiàn)。通過電子顯微鏡可以觀察到蛋白核以一個小莖從葉綠體內(nèi)面突出, 被具有精細片層內(nèi)容物的扁平狀液泡環(huán)繞; 蛋白核基質(zhì)沒有被類囊體所貫穿; 營養(yǎng)細胞和游動孢子的葉綠體內(nèi)具有三條類囊體為一組的片層, 無環(huán)帶形的片層。雙層葉綠體膜外有一層葉綠體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)包裹, 同時葉綠體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不與核膜相連。綠囊藻科和擬單胞藻科的成員繁殖方式為形成2個D形或4個剛開始為四面體的似親孢子。其余各科種類的繁殖方式除了形成似親孢子外,還可產(chǎn)生游動孢子[4,5]。最近, 我們的觀察還發(fā)現(xiàn)真眼點藻屬和魏氏藻屬的所有種在培養(yǎng)條件下均出現(xiàn)形成8個似親孢子, 甚至16個似親孢子的繁殖方式,真眼點藻是否具有休眠期和有性繁殖尚不清楚。

游動孢子裸露, 多數(shù)種類為燒瓶狀(Lageniform), 后端三分之二平的, 窄的一面是傾斜截面形。大多數(shù)種類的游動孢子具有一根兩側(cè)排列管狀小茸毛的鞭毛(但第二個基體通常存在), 靠近頂端著生, 運動時伸向細胞前端。少數(shù)種類具有第二根鞭毛, 且比第一根鞭毛要短, 光滑的, 運動時定向于細胞旁側(cè)或后端。茸鞭型鞭毛臨近末端有一個膨大的鞭毛膜形成的T形膨脹體, 壓扁緊靠眼點上方。鞭毛過渡區(qū)有一個過渡螺旋, 有微管和十字纖絲狀鞭毛根出現(xiàn)。眼點較大, 它是一位于游動細胞極前端的橙紅色復(fù)合體, 該復(fù)合體由一組大小不一的不規(guī)則無膜包裹的微滴組成, 并且整個復(fù)合體外無膜包被, 完全獨立于葉綠體[6]。核單個, 在眼點和葉綠體前端之間; 葉綠體單個, 拉長的, 核膜與葉綠體相連的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜之間無直接連接。早期 Hibberd等研究者未發(fā)現(xiàn)單鞭毛游動孢子中存在高爾基體, 后來Snatos 和Leedale在斧形魏氏藻(Vischeria helvetica)的單鞭毛游動孢子中發(fā)現(xiàn)了高爾基體, 因此,單、雙鞭毛種類的游動孢子中皆有高爾基體, 緊靠細胞核前端[4,5,7,8]。

2 真眼點藻綱系統(tǒng)分類與演化

真眼點藻綱中僅有一目—真眼點藻目(Eustigmatales Hibberd), 由剛建綱時的4個科6個屬增加到現(xiàn)在的6個科13個屬, 目前報道的種有28個種。

分科檢索表

1. 繁殖至少部分產(chǎn)生游動孢子···············2

1’ . 繁殖不產(chǎn)生游動孢子····················3

2a. 細胞幾乎是等徑的, 自由漂浮; 游動孢子是單鞭毛的···真眼點藻科(Eustigmataceae Hibberd)

2b. 細胞是卵形的或橢圓形的, 可以產(chǎn)生柄和圓盤的吸附結(jié)構(gòu)或無; 游動孢子具有兩條鞭毛····假擬小椿藻科(Pseudocharaciopsidaceae Lee & Bold)

2c. 細胞有四個突起, 輕微的扭轉(zhuǎn)成四面體形或幾乎是平的, 卵形游動孢子, 具單條鞭毛, 無眼點················葉藻科(Loboaceae Hegewala)

2d. 單細胞, 三角形, 盤狀四角或多角形, 一般具四個、有時多個、偶爾僅三個角; 或盤狀、紡錘形、近球形, 偶爾出現(xiàn)多角形細胞; 形成具有單條鞭毛、無眼點的游動孢子······················· ·············角綠藻科(Goniochloridaceae Bailey)

3. 細胞大部分大于 10 μm, 并且通常成對出現(xiàn), 被薄層膠質(zhì)所包被···························· ···········綠葡萄藻科(Chlorobotryaceae Pascher)

3’. 細胞直徑小于10 μm, 單個的, 不具有膠質(zhì)層·· ··········擬單胞藻科(Monodopsidaceae Hibberd)

2.1 真眼點藻科(Eustigmataceae Hibberd)

真眼點藻科的種類都是單細胞, 差不多為等直徑細胞, 球形, 多面體形或星形。游動孢子為拉長的燒瓶狀, 平扁的, 有一條茸鞭型鞭毛[3]。

真眼點藻科的分屬要點:

1a. 細胞壁光滑, 細胞為球形·················· ····················真眼點藻屬 (Eustigmatos)

1b. 細胞壁典型的具有突起或脊, 細胞為球形····· ·························韋氏藻屬(Vischeria)

1c. 細胞壁光滑, 生活史中細胞既有橢圓形又有球形···············假橢圓藻屬(Pseudellipsoidion)

真眼點藻屬(Eustigmatos Hibberd) 細胞大多為球形, 細胞壁光滑, 無花飾; 通常具有1個周生葉綠體; 細胞內(nèi)具一液泡, 內(nèi)含能夠震動的顆粒,有一紅色球體; 繁殖方式通過形成2或4似親孢子和具單鞭毛的游動孢子。該屬大多種類生活于土壤生境中。

真眼點藻屬各種的分類要點:

1a. 細胞大多數(shù)直徑為7—9 μm, 在培養(yǎng)條件下, 從未出現(xiàn)大于20 μm的細胞····················· ·············魏氏真眼點藻(Eustigmatos vischeri)

1b. 細胞大多直徑為 9—18 μm, 在培養(yǎng)條件下, 可能或不可能產(chǎn)生大于20 μm的細胞 ···········2

2a. 細胞大多直徑為 9—18 μm, 但在培養(yǎng)條件下會出現(xiàn)一些20—50 μm的細胞 ·················· ···············大真眼點藻(Eustigmatos magnus)

2b. 細胞大多直徑為 11—15 μm, 在培養(yǎng)條件下很少出現(xiàn)大于20 μm的細胞····················· ···········波氏真眼點藻(Eustigmatos polyphem)

大真眼點藻(Eustigmatos magnus (Petersen) Hibberd): 營養(yǎng)細胞為球形或卵圓形, 具有蛋白核,拉長的、單鞭毛的游動孢子前端具有一個眼點。與真眼點藻屬其他藻的區(qū)別是有較寬的細胞大小變化范圍, 為20—45 μm, 在培養(yǎng)條件下, 會出現(xiàn)大細胞[3]。

波氏真眼點藻(Eustigmatos polyphem (Pistchmann) Hibberd): 波氏真眼點藻形態(tài)與大真眼點藻和魏氏真眼點藻形態(tài)相似, 其營養(yǎng)細胞為球形, 大多直徑為10—11 μm, 最大為15 μm。具有1個裂葉狀周生葉綠體, 有一背向葉綠體內(nèi)面的蛋白核; 細胞質(zhì)中有液泡, 內(nèi)含能夠震動的顆粒和一紅色球體。生殖方式通過形成2或4似親孢子或單鞭毛的游動孢子。

魏氏真眼點藻(Eustigmatos vischeri Hibberd):單個細胞, 球形, 大多直徑為7—9 μm。葉綠體單個,裂葉狀周生, 有一個具有莖桿多面體形的蛋白核。液泡有顆粒內(nèi)容物和一個紅色球狀體。繁殖方式是產(chǎn)生2或4個似親孢子, 剛開始為四面體或通過與母細胞擠壓為平的, 或者產(chǎn)生燒瓶形的(Lageniform)游動孢子, 前端有單個鞭毛, 有一個突出于葉綠體外位于前端的眼點和一個不含有蛋白核的葉綠體[3]。

魏氏藻屬(Vischeria Pascher) 魏氏藻屬是Pascher在 1937年命名的, 其特征為細胞壁具有典型的突起, 其突起從少數(shù)的相對較大的圓形膨脹到大量的錐形突起不等。在培養(yǎng)條件下, 成熟的細胞大多數(shù)是光滑的, 細胞壁無突起, 細胞為等直徑的。所有種的游動孢子都是單鞭毛的, 拉長的燒瓶狀(elongate-lageniform), 它們和真眼點藻屬所有種的游動孢子沒多大區(qū)別[3]。

魏氏藻屬各個種的分類要點:

1a. 細胞壁突起在培養(yǎng)條件下出現(xiàn)相對頻繁, 球形;突起小, 圓錐形, 均勻分布···················· ·················星形魏氏藻(Vischeria stellata)

1b. 細胞壁突起在培養(yǎng)條件下相對較少出現(xiàn), 多面體形····································2

2a. 細胞直徑大多為 7—9 μm; 培養(yǎng)條件下罕見多面體形細胞, 視覺上為不規(guī)則的五角形或六角形,通常在相同的培養(yǎng)條件下比球形細胞要小········ ················點狀魏氏藻(Vischeria punctata)

2b. 細胞直徑大多為9—11 μm; 培養(yǎng)條件下罕見多面體形細胞, 視覺上大多為不規(guī)則的長菱形或五角形, 在相同的培養(yǎng)條件下大小類似于球形細胞… …斧形魏氏藻(Vischeria helvetica)

星形魏氏藻(Vischeria stellata (Chodat ex Poulton) Hibberd): 營養(yǎng)細胞大小一般為10—15 μm, 偶見細胞大小達到 30 μm以上, 分裂不久的細胞, 其細胞壁表面有脊狀突起, 成熟的細胞通常為球形或近球形; 細胞中有一裂葉狀周生葉綠體, 內(nèi)含一蛋白核。能夠形成游動孢子, 游動孢子呈瓶狀, 長為10—15 μm, 最寬處 5 μm, 在靠近細胞表面和眼點處有一膨大區(qū)域。細胞最前端有一個橙紅色獨立于質(zhì)體外的眼點, 葉綠體位于細胞后端, 并且缺乏蛋白核, 細胞中含有很多薄膜小泡和螺旋小泡; 一根茸鞭型鞭毛亞頂生, 細胞游動時, 始終伸向前; 透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn), 細胞葉綠體蛋白核以一個小莖從葉綠體內(nèi)面突出, 被具有精細片層內(nèi)容物的扁平狀液泡環(huán)繞; 蛋白核基質(zhì)沒有被類囊體所貫穿; 葉綠體內(nèi)具有三條類囊體為一組的片層, 無環(huán)帶形的片層。雙層葉綠體膜外有一層葉綠體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)包裹[3,9]。

點狀魏氏藻(Vischeria punctata Vischer): 點狀魏氏藻在培養(yǎng)時絕大部分細胞為球形, 只有小部分細胞的細胞壁表面有突起, 這些突起不規(guī)則分布而使細胞成多邊形。點狀魏氏藻中有角細胞大多直徑為 6.25—7.5 μm, 明顯小于相同培養(yǎng)條件下的球形細胞。而星形魏氏藻和斧形魏氏藻的有突起細胞與球形細胞的大小是相似的。點狀魏氏藻尚未發(fā)現(xiàn)游動孢子[3]。

斧形魏氏藻(Vischeria Helvetica (Vischer & Pascher) Hibberd): 細胞直徑大多為9—11 μm; 培養(yǎng)條件下罕見多面體形細胞, 視覺上大多為不規(guī)則的長菱形或五角形, 大小類似于球形細胞。在相同的培養(yǎng)條件下, 斧形魏氏藻的細胞比點狀魏氏藻和星形魏氏藻的細胞稍微大一些, 其蛋白核(直徑為4.5—5 μm)也一般比點狀魏氏藻和星形魏氏藻的蛋白核(直徑為3.5 μm)略大[3,8]。

假橢圓藻屬(Pseudellipsoidion Neustupa & Němcová) 細胞生活史中既有橢圓形也有球形,細胞壁光滑。在球形細胞中, 多面體的蛋白核和紅色球狀體在逐漸變化。繁殖方式為產(chǎn)生游動孢子,半似親孢子或似親孢子。游動孢子為不規(guī)則形或卵形, 有一條顯著的鞭毛和質(zhì)體外前端的眼點[10]。代表種為土生假橢圓藻(Pseudellipsoidion edaphicum)。

土生假橢圓藻(Pseudellipsoidion edaphicum Neustupa & Němcová): 生活史中出現(xiàn)橢圓形和球形細胞。細胞壁光滑。橢圓形細胞的大小為(5, 7—)6, 3—9, 3(—10, 2)×(3, 2—)4, 2—5, 9(—7, 1)μm。球形細胞的大小為(5, 9—)7, 1—10(—12, 8)μm。球形細胞的多面體蛋白核和紅色球狀體是在不斷變化的。細胞中有一到四個葉綠體。大多為1到2個, 很少情況下為 4個, 無環(huán)狀內(nèi)囊體片層。繁殖方式為產(chǎn)生游動孢子, 半似親孢子或似親孢子。似親孢子為產(chǎn)生2到8個, 橢圓形或不規(guī)則形的細胞。大量產(chǎn)生半似親孢子的情況很少見。半似親孢子沒有細胞壁和鞭毛, 但含有質(zhì)體外的眼點。半似親孢子的大小一般和其游動孢子的大小相同。裸露的游動孢子為不規(guī)則形或卵形, 大小為 4, 1—6, 1×2, 5—4, 1(—5) μm。它們具有一個, 極少數(shù)情況下為兩個周生的葉綠體。在細胞的前端附近, 有一個顯著的黃紅色, 不規(guī)則球形的質(zhì)體外眼點。游動孢子具有一個頂端鞭毛[10]。

2.2 假擬小椿藻科(Pseudocharaciopsidaceae Lee & Bold ex Hibberd)

單個細胞, 可以產(chǎn)生小柄或盤狀吸附結(jié)構(gòu)或無,游動孢子具有兩條突出鞭毛。1974年 Lee和 Bold發(fā)表假擬小椿藻科(Pseudocharaciopsidaceae)并沒有對科的界限進行描述或討論, 僅包括一單種(德克薩斯假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis texensis))的屬—假擬小椿藻屬(Pseudocharaciopsis), 后來又有 2個種(小假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis minuta)和卵形假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis ovalis))被并入假擬小椿藻屬。起初認為假擬小椿藻是真眼點藻綱中細胞可以產(chǎn)生小柄和盤狀吸附結(jié)構(gòu)的種類, 已知的兩個種的游動孢子和營養(yǎng)細胞的類型不同于真眼點藻科的細胞, 它們的游動細胞有一個高爾基體和兩條突出鞭毛, 其中短的一條在它的長度的大部分都非常窄, 微管僅有兩種成分, 這些特點表明假擬小椿藻屬的種類組成了一個新的自然類群[3]。1989年P(guān)reisig和 Wilhelm 發(fā)現(xiàn)一新屬—擬葡綠藻屬(Botryochloropsis), 模 式 種 為 細 擬 葡 綠 藻(Botryochloropsis similis Preisig & Wilhelm), 其營養(yǎng)細胞無小柄或盤狀吸附結(jié)構(gòu), 游動孢子具有兩條突出鞭毛, Preisig和 Wilhelm 認為它應(yīng)歸屬于假擬小椿藻科[11]。1937年 Pascher建立的橢圓藻屬(Ellipsoidion Pascher), 其營養(yǎng)細胞亦無小柄或盤狀吸附結(jié)構(gòu), 游動孢子具有兩條鞭毛分別伸向細胞的前端和后端, 歸屬于假擬小椿藻科[12]。

假擬小椿藻科的分屬要點:

1a. 營養(yǎng)細胞有柄或吸盤固著基質(zhì), 細胞形態(tài)類似小椿藻和擬小椿藻··························· ·············假擬小椿藻屬(Pseudocharaciopsis)

1b. 營養(yǎng)細胞的細胞壁被黏液質(zhì)層所包圍, 細胞相毗鄰形成小的或大的群體, 營養(yǎng)細胞無柄或吸盤·· ··················擬葡綠藻屬(Botryochloropsis)

1c. 細胞單個, 橢圓形, 兩端逐漸變尖, 營養(yǎng)細胞無柄或吸盤················橢圓藻屬(Ellipsoidion)

假擬小椿藻屬(Pseudocharaciopsis Lee & Bold)假擬小椿藻屬的營養(yǎng)細胞非常類似于黃藻綱擬小椿藻屬(Characiopsis), 因此也類似于綠藻綱小椿藻屬(Characium)。Lee和Bold所描述的屬基于游動細胞和營養(yǎng)細胞的結(jié)構(gòu)很明顯地屬于真眼點藻綱。他們在最開始的分析中包括了有柄蛋白核的特征, 但這兒對于這個屬的定義有所修改, 包含有柄的, 產(chǎn)雙鞭毛游動孢子的種類, 不管它們是否產(chǎn)生有柄蛋白核。超微結(jié)構(gòu): 有柄的蛋白核吸附于葉綠體, 葉綠體無環(huán)狀片層; 葉綠體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(CER)與核膜不相連接;游動孢子的眼點位于葉綠體外, 長鞭毛的基部為其膨脹部位[3]。

假擬小椿藻屬各個種的分類要點:

1a. 細胞為狹窄的橢圓形, 端部尖銳, 葉綠體通常單個, 有一個球形的帶柄的蛋白核·············· ········小假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis minuta)

1b. 細胞多核, 圓柱形, 有1到多個葉綠體, 1—4個蛋白核····································德克薩斯假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis texensis)

1c. 細胞的大小、形狀多樣, 有多個葉綠體, 但都不含有蛋白核································ ·······卵形假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis ovalis)

小假 擬 小椿 藻 (Pseudocharaciopsis minuta(Braun) Hibberd): 在培養(yǎng)條件下, 生長活躍的細胞大小為(12)20(34)×(3)5(10), 后期的可能會出現(xiàn)大細胞, 35—60 μm長, 10—20 μm寬, 有一個球形帶柄的蛋白核[3]。

卵形假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis ovalis (Chodat) Hibberd): 細胞為卵形, 有時細胞會出現(xiàn)短柄和圓吸盤與環(huán)境底部相連。營養(yǎng)細胞內(nèi)有兩個到多個葉綠體, 有一個從紅色到棕色變化的脂滴(又稱紅色球狀體), 不含有蛋白核。卵形假擬小椿藻能產(chǎn)生雙鞭毛的游動孢子, 游動孢子前端有一個大的紅色眼點, 僅有一個葉綠體[3]。

德克薩斯假擬小椿藻(Pseudocharaciopsis texensis Lee & Bold): 營養(yǎng)細胞為多核, 圓柱形的, 長達32 μm、寬至12 μm, 遠側(cè)逐漸變窄, 具小柄和吸盤;細胞壁薄, 隨著時間延長并不會顯著增厚; 年輕的細胞中有一個周緣葉綠體, 而老細胞中通常有多個葉綠體, 1—4個蛋白核。游動孢子裸露, 粒狀的, 變形蟲樣的, 瓶狀的, 后端的三分之二為平的, 平面觀8—11 μm長, 最寬處5 μm; 眼點非?？壳? 核也在前端, 游動孢子中有一個葉綠體, 但無蛋白核; 具有兩個大的、明顯地由膜包裹的嗜鋨液泡; 茸鞭型鞭毛臨近末端處有一個膨大的鞭毛膜形成的一個扇形膨脹體(不同于真眼點藻綱其他種類的游動孢子鞭毛的T形膨脹體); 游動孢子通過它前端的小孔吸附[13]。

擬葡綠藻屬(Botryochloropsis Preisig & Wilhelm)營養(yǎng)細胞的細胞壁被黏液質(zhì)層所包圍, 細胞相毗鄰形成小的或大的群體。營養(yǎng)細胞無葉柄或吸盤。在似親孢子形成后, 細胞仍然相連接。繁殖時很少出現(xiàn)游動孢子。游動孢子有兩條突出的鞭毛[11]。代表種為細擬葡綠藻(Botryochloropsis similis Preisig & Wilhelm), 其主要特征如下:

營養(yǎng)細胞通常為球形, 直徑為 3—6 μm, 幾個或多個細胞通過細胞壁連接形成不規(guī)則群體。每個細胞都具有一個不規(guī)則淺裂的周生葉綠體, 至今未觀察到蛋白核。細胞含有一個紅色的脂球體和一些能折射的顆粒。

繁殖主要通過母細胞產(chǎn)生2或4個(或8個)形狀相同的似親孢子。較少情況下, 母細胞會產(chǎn)生 2或4個(或8個)拉長形的游動孢子(4—7 μm長, 2—4 μm 寬)。游動孢子的大部分都被一個不含蛋白核的拉長的葉綠體所占據(jù)。在光學(xué)顯微鏡下, 不能觀察到眼點。未觀察到伸縮泡。在漂浮的游動孢子(長度為7—9 μm)里可觀察到一個定向于前的鞭毛, 第二根鞭毛在陰影(Shadow-cast preparations)下較易觀察。它與長鞭毛(長度為3—4 μm)相比, 更細, 更短。短鞭毛缺乏絨毛, 而長鞭毛除了尖端的一小段外,其余部分具有兩側(cè)排列的硬絨毛。游動孢子可以進行快速滑行游動, 但在蓋玻片下, 由于細胞聚集而游動距離變短[11]。

超微結(jié)構(gòu)觀察發(fā)現(xiàn), 游動孢子具有一個拉長的葉綠體, 葉綠體內(nèi)有片層隔開而具有三層內(nèi)囊體, 無環(huán)狀片層和蛋白核。核在離葉綠體很近的前端, 但核膜并沒有與其周圍的任何葉綠體膜相連。線粒體在細胞核較后的位置。單個的高爾基體也在細胞核附近,包含 2—4個囊泡, 有一端處于鞭毛基體旁。在鞭毛基體旁還有一個大的類似眼點的脂類球體[11]。

橢圓藻屬(Ellipsoidion Pascher) 細胞單個,橢圓形, 兩端逐漸變尖; 每個細胞有 3—4個葉綠體。通過產(chǎn)生似親孢子的方式繁殖, 同時會出現(xiàn)游動孢子, 游動孢子具有一條長的向前的茸鞭型鞭毛和一條短的向后的光滑型鞭毛。在中營養(yǎng), 貧營養(yǎng)的水池中可觀察到橢圓藻屬(Ellipsoidion)[12,15,48]。代表種為尖頭橢圓藻(Ellipsoidion acuminatum)。

2.3 葉藻科(Loboaceae Hegewala)

單細胞, 細胞大小 3—7 μm, 具有一個四裂葉狀葉綠體, 未見蛋白核, 稍微扭曲成四角或近乎扁平, 休眠孢子球形。生長方式通過分裂形成 2個似親孢子, 或形成長卵形游動孢子, 具單條鞭毛, 無眼點[14]。模式屬為假四角藻屬(Pseudotetra?driella Hegewald)。

假四角藻屬(Pseudotetra?driella Hegewald)產(chǎn)生單鞭毛的游動孢子, 但游動孢子內(nèi)沒有眼點。代表種為卡米尼假四角藻(Pseudotetra?driella kamillae), 其主要特征如下:

單個細胞, 有 4個突起, 輕微的扭轉(zhuǎn)成四面體形或幾乎是平的。突起的形狀取決于培養(yǎng)條件。休眠孢子是球形的。年輕的細胞具有一個葉綠體, 在老細胞中有一個或兩個葉綠體, 無蛋白核。細胞大小為3—7 μm。在掃描電鏡(SEM)下觀察細胞壁是光滑的。游動孢子是細長的卵形, 有一條鞭毛, 無眼點。未觀察到游動孢子的釋放。也未觀察到似親孢子的產(chǎn)生, 是否產(chǎn)生似親孢子還不清楚[14]。

2.4 角綠藻科(Goniochloridaceae Bailey)

單細胞, 三角形; 或盤狀四角或多角形, 一般具四個、有時多個、偶爾僅三個角; 或盤狀、紡錘形、近球形, 偶爾出現(xiàn)多角形細胞。生長方式通過分裂形成 2個似親孢子, 或形成具單條鞭毛、無眼點游動孢子[12,15]。

角綠藻科的分屬要點:

1a. 營養(yǎng)細胞四面體形或多面體形, 一般有四個角,有時多個, 偶爾只有三個, 角會拉長分為兩個····· ··············假十字趾藻屬(Pseudostaurastrum)

1b. 細胞單個, 規(guī)則或不規(guī)則的三角形, 側(cè)面類似透鏡狀, 有時扭曲; 細胞壁厚而堅固, 光滑, 有時會有凹凸紋路·············角綠藻屬(Goniochloris)

1c. 營養(yǎng)細胞是圓盤狀的或梭形的, 或圓端五角形的, 細胞壁有很多短小的突起而相對較厚········ ······················粗盤藻屬(Trachydiscus)

假十字趾藻屬(Pseudostaurastrum Chodat)營養(yǎng)細胞為四面體或多面體形, 有角, 角會拉長分為兩個。有的角上還會有突出形成脊。代表種有:湖生假十字趾藻(Pseudostaurastrum limneticum)和巨大假十字趾藻(Pseudostaurastrum enorme)[12,15]。

湖生假十字趾藻(Pseudostaurastrum limneticum (Borge) Chodat): 營養(yǎng)細胞直徑為20—25 μm, 盤形,四面體形或多面體形, 一般有四個角, 有時多個,偶爾只有三個。角會拉長分為兩個, 長度達到12 μm。年輕的營養(yǎng)細胞內(nèi)充滿細胞質(zhì)和葉綠體。橫向細胞壁最初是凹的, 逐漸變直, 而老細胞則變得凸出。細胞壁在無損時, 0.2—0.3 μm厚。細胞內(nèi)有許多透鏡形的葉綠體, 大部分在外圍。它們大約 5 μm 長, 0.5—1 μm厚, 不含有蛋白核。葉綠體有四層膜。外層膜是光滑的, 未與核膜相連。內(nèi)囊體系統(tǒng)由互不相連的單個、大的片層所組成。每個片層組成了 3個內(nèi)囊體。在內(nèi)囊體內(nèi), 未觀察到環(huán)帶狀片層和明顯包含DNA的區(qū)域。細胞核的直徑有4—5 μm, 但在光學(xué)顯微鏡下不易觀察到。線粒體內(nèi)有管狀的脊。單個, 大的高爾基體與核緊密相連。營養(yǎng)細胞內(nèi)的高爾基體包含 5—8個囊泡。游動孢子長約 13 μm,在細胞前端接近核的位置有一條明顯嵌入、定向向前的, 與細胞同長的鞭毛。未見紅色眼點[16]。

巨大假十字趾藻(Pseudostaurastrum enorme (Ralfs) Chodat): 細胞(20—)25—45 μm 大小, 不規(guī)則四面體形或多面體形, 有一個短粗的中心體和短的雙分叉的臂, 臂上有5—10 μm長的脊; 細胞質(zhì)內(nèi)有時會包含許多不清楚特性的顆粒; 葉綠體偶爾會延伸出臂[12]。生態(tài): 可能是世界性分布, 浮游或在酸水池或堿水池中與其他藻同生活。

角綠藻屬(Goniochloris Geitler emend. Bourrelly)細胞單個, 規(guī)則或不規(guī)則的三角形, 側(cè)面類似透鏡狀, 有時扭曲; 細胞壁厚而堅固, 光滑, 有時會有凹凸紋路; 頂端尖或圓, 偶爾有小的突起; 葉綠體2—6個, 周緣側(cè)生, 盤狀或帶狀; 存在油體和硅藻多糖(leucosin), 通常有1—2個紅色色素點; 通過似親孢子繁殖[12]。代表種為紋筋角綠藻(Goniochloris sculpta), 其主要特征如下:

細胞大多為12—16 μm, 形狀為等邊三角形, 有著直邊和圓角; 細胞壁堅硬, 硅質(zhì)化, 其上有蜂窩狀排列的 1.4 μm大小的凹凸點; 葉綠體四或多個, 圓盤狀或輕微拉長; 繁殖方式為產(chǎn)生4個似親孢子[12]。

生態(tài): 分布在全世界, 生活于沼澤, 池塘和湖泊里。

粗盤藻屬(Trachydiscus(Bourr) Ettl) 代表種為小粗盤藻(Trachydiscus minutus), 其主要特征如下: 營養(yǎng)細胞是圓盤狀的或梭形的, 或圓端五角形的。細胞的寬邊大小范圍在7—9 μm。細胞壁有很多短小的突起而相對較厚(0.15—0.25 μm)。單核細胞, 核的直徑為0.8—1.4 μm, 有時可以觀察到單個的核和染色質(zhì)。線粒體是長方形的, 長0.7—1.2 μm,有管狀的脊。在光學(xué)顯微鏡和透射電鏡下, 均未發(fā)現(xiàn)蛋白核。細胞具有多個(通常為3—4個)透鏡狀的周生葉綠體, 葉綠體內(nèi)不含有環(huán)狀DNA。從未發(fā)現(xiàn)葉綠體的外層膜與核膜相連, 并且葉綠體缺乏環(huán)狀片層。另一個典型特征是: 細胞內(nèi)會出現(xiàn)一個清晰可見的淡黃色油滴。其游動孢子是卵形的或紡錘形,裸露的, 沒有可以觀察到的眼點, 總為單核。游動孢子的大小為(3.5—6) μm×(8.5—11) μm; 它們不具有蛋白核, 通常包含兩個葉綠體。游動孢子在近頂端有一根鞭毛, 其上附有茸毛, 并具有公認的真眼點藻綱的特征, 即鞭毛基部膨大。鞭毛的長度輕微的超過游動孢子的長度[17]。

2.5 綠葡萄藻科(Chlorobotryaceae Pascher)

細胞光滑, 細瘦但易彎曲, 單個細胞或群體都被黏膠層包被, 未發(fā)現(xiàn)游動孢子。

綠葡萄藻屬(Chlorobotrys Bohlin) 細胞球形或卵形; 單個或1到2個細胞被黏液質(zhì)鞘所包圍形成2—32個細胞群體。細胞壁厚而堅硬, 光滑, 常硅質(zhì)化; 葉綠體周生, 圓盤狀, 年輕細胞中單個, 老細胞中多個; 通常有顯著的紅色色素點, 通過產(chǎn)生似親孢子繁殖, 未報道發(fā)現(xiàn)游動孢子。綠葡萄藻屬(Chlorobotrys)是浮游的, 或偶然性浮游。代表種規(guī)則綠葡萄藻(Chlorobotrys regularis), 其主要特征為:細胞通常為2或3個, 很少4個或更多, 球形, 直徑為(12—)15—20 μm, 被一個寬為34—90 μm的黏質(zhì)層所包被[18,48]。

2.6 擬單胞藻科(Monodopsidaceae Hibberd)

單細胞、浮游藻類, 細胞為球形, 卵形, 橢圓形或圓柱形, 細胞直徑小于10 μm。未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生游動孢子。

擬單胞藻科的分屬要點:

1a. 細胞最大直徑大于5 μm··················· ·····················擬單胞藻屬(Monodopsis)

1b. 細胞最大直徑小于5 μm··················· ················擬微綠球藻屬(Nannochloropsis)

擬單胞藻屬(Monodopsis) 細胞單個, 5—10 μm長, 不對稱。葉綠體內(nèi)有一個嵌入的蛋白核。未發(fā)現(xiàn)游動孢子[15]。

擬單胞藻屬(Monodopsis)是單細胞植物, 生活在貧營養(yǎng)的水池里。在 pH 為 4.5—6.8, 溫度為(0—15)℃的生境下全年生長。細胞單個, 自由生活,細胞壁薄, 細胞通常為一端圓, 一端鈍的不規(guī)則形狀, 有時會像梨形或紡錘形; 葉綠體周生, 1或多個,有或無蛋白核; 通過產(chǎn)生似親孢子繁殖; 最頻繁出現(xiàn)在土壤中。代表種為地下擬單胞藻(Monodopsis subterraneus (Petersen) Hibberd), 其主要特征如下:

細胞明顯為橢圓體, 有時為不規(guī)則的橢圓形,偶爾幾乎為紡錘形, 一端通常逐漸變窄到一點, 另一端通常為不規(guī)則圓形, 3—5 μm寬, 7—9 μm長; 葉綠體單個, 周生, 大而邊緣深裂, 無蛋白核; 每個細胞產(chǎn)生2個似親孢子。最頻繁的為出現(xiàn)在土壤中[15]。

擬微綠球藻屬(Nannochloropsis) 細胞球形到卵形, 直徑為2—4 μm。或圓柱形, (3—4) μm×1.5 μm。具有一個缺乏蛋白核的黃綠色周生葉綠體。葉綠體表面有明顯的突起。未發(fā)現(xiàn)游動孢子[19]。

擬微綠球藻屬(Nannochloropsis)各個種的分類要點:

1a. 細胞為近球形, 直徑為2—4 μm············· ········眼點擬微綠球藻(Nannochloropsis oculata)

1b. 細胞早期為圓柱形, 晚期卵形。紅色體很少觀察到, (3—4) μm×(1.5—1.7) μm··················· ·········鹽生擬微綠球藻(Nannochloropsis salina)

1c. 細胞在早期為球形, 到晚期梨形, 細胞內(nèi)有許多不動的小顆粒內(nèi)含物, 大小(2—4) μm×(3—5) μm ········洋生擬微綠球藻(Nannochloropsis oceania)

1d. 細胞早期為球形, 到晚期卵形, 細胞直徑為2—4 μm··································· ······顆粒擬微綠球藻(Nannochloropsis granulata)

1e. 細胞在早期為圓柱形, 到晚期卵形, 相對較小的紅色體偶爾觀察到, 大小(3.5—4) μm×(2.5—3) μm ·······迦得擬微綠球藻(Nannochloropsis gaditana)

1f. 淡水種, 細胞為直徑1.5—6 μm的球形到卵形細胞····湖生擬微綠球藻(Nannochloropsis limnetica)

眼點擬微綠球藻(Nannochloropsis oculata (Droop) Hibberd)為單細胞, 自由生活, 細胞為近球形, 直徑為2—4 μm, 或圓柱形, (3—4) μm × 1.5 μm, 黃綠色周生葉綠體, 具典型的真眼點藻綱的色素組成, 沒有游動孢子出現(xiàn), 海產(chǎn)種[3]。

洋生擬微綠球藻(N. oceania Suda & Miyashita)的細胞在早期為球形, 到晚期梨形, 細胞內(nèi)有許多不動的小顆粒內(nèi)含物。折射體和一個相對較小的紅色體較罕見[20]。

顆粒擬微綠球藻(N. granulata Karlson & Potter)的細胞早期為球形, 到晚期卵形, 細胞直徑為 2—4 μm,具 1(—4)個葉綠體, 葉綠體片層包含三個相毗鄰的內(nèi)囊體, 無環(huán)帶狀片層。細胞質(zhì)內(nèi)無片層囊泡, 無蛋白核, 細胞內(nèi)有許多折射小顆粒內(nèi)含物, 其中有些顆粒震動活躍, 許多細胞內(nèi)有大的紅色體, 18S rRNA基因序列與這屬的其他種不同[21]。

迦得擬微綠球藻(N. gaditana Lubián)的細胞在早期為圓柱形, 到晚期卵形, 相對較小的紅色體和顆粒內(nèi)含物有時會觀察到, 但未見折射體[22]。

鹽生擬微綠球藻(N. salina Hibberd)的細胞早期為圓柱形, 晚期卵形。紅色體很少觀察到, 未見折射體[3]。

迦得擬微綠球藻(N. gaditana)、顆粒擬微綠球藻(N. granulata)、洋生擬微綠球藻(N. oceanica)、眼點擬微綠球藻(N. oculata)和鹽生擬微綠球藻(N. salina)這五種擬微綠球藻細胞質(zhì)均有片狀囊泡, 類似蛋白核的結(jié)構(gòu)和細胞壁乳頭突起。擬微綠球藻的這個塞子似的乳頭在真眼點藻綱中是一個獨特的結(jié)構(gòu), 但其功能還不清楚[23]。

淡水種的湖生擬微綠球藻(N. limnetica)在指數(shù)期生長的細胞為直徑1.5—6 μm的球形到卵形細胞,自發(fā)熒光和DAPI染色顯示細胞具有1—8個葉綠體和1—8個細胞核, 其中細胞核的數(shù)目與細胞體積相關(guān)。偶爾出現(xiàn)直徑達到10 μm的大細胞具有多個葉綠體和細胞核。細胞質(zhì)中出現(xiàn)含有片層體的囊泡、具有雙折射力的桿狀體和小油脂滴及液泡。在TEM觀察下, 葉綠體內(nèi)3—4條內(nèi)囊體垛疊形成片層, 含有質(zhì)體油滴, 葉綠體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜與核膜相連, 出現(xiàn)類似蛋白核的結(jié)構(gòu)。細胞壁具乳頭狀突起, 除此之外,細胞壁外發(fā)現(xiàn)類似絲狀結(jié)構(gòu)[24,25]。

3 異鞭藻門各綱的親緣關(guān)系

參照 P?ibyl等的研究結(jié)果[17], 基于 18S rDNA的序列分析, 使用 MEGA4軟件, 通過鄰接法, 以Kimura雙參數(shù)模型建立起異鞭藻門的系統(tǒng)進化樹(圖1)。由該圖可以看出真眼點藻綱在系統(tǒng)演化上與異鞭藻門其他14個綱的親緣關(guān)系, 真眼點藻綱與富含二十碳五烯酸的油藻綱(Pinguiophyceae)和僅具葉綠素a的黃球藻綱(Aurearenophyceae)親緣關(guān)系較近,而與黃藻綱(Xanthophyceae)的親緣關(guān)系較遠。

4 真眼藻綱生態(tài)習(xí)性

真眼點藻經(jīng)常出現(xiàn)在開放水域, 是真浮游群體,有的是偶然性浮游生物。偶爾, 真眼點藻可能附著于其他植物生活。陸生生境中同樣生活有許多真眼點藻, 來源于土壤之中, 特別是高山土壤[12]。

真眼點藻生活的水環(huán)境包括池塘、水池、沼澤、溪流、湖泊和海洋。許多真眼點藻適宜的生境為貧營養(yǎng)或中營養(yǎng)、低溫(0—15 ) ℃[12,26]。

5 真眼點藻綱藻類細胞主要生化組成及其應(yīng)用性研究

葉綠素a為僅有的光合作用葉綠素成分, 不含有葉綠素b和c。堇菜黃素(Violaxanthin)是其主要的類胡蘿卜素, 另外, 還含有無隔藻黃素酯(Vaucheriaxanthinester) 、玉米黃素、角黃素和 β-胡蘿卜素[27,28], 許多擬微綠球藻仍可在細胞中積累一定量的蝦青素和角黃素[29]。由于細胞中葉綠素與類胡蘿卜素的比例隨著培養(yǎng)時間的延長會發(fā)生變化, 因此, 培養(yǎng)初期的真眼點藻為綠色(或黃綠色), 隨培養(yǎng)時間延長變?yōu)楹稚介偌t色。有少量文獻報道了微藻堇菜黃素的生理活性研究, Pasquet等發(fā)現(xiàn)從杜氏藻(Dunaliella tertiolecta)中提取的堇菜黃素具有很強的抗腫瘤細胞增殖作用, 在0.1—40 μg /mL都能抑制人類乳腺癌細胞系MCF-7增殖, 并存在數(shù)量效應(yīng), 同時會引起腫瘤細胞凋亡[30]。Soontornchaiboon等研究了橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea)中堇菜黃素的抗炎癥活性, 結(jié)果表明堇菜黃素明顯抑制脂多糖刺激的 RAW 264.7小鼠巨噬細胞中一氧化氮合成酶(iNOS)和環(huán)氧酶(COX-2)的表達, 從而降低了一氧化氮(NO)和前列腺素 E2(PGE2)的產(chǎn)生; 同時堇菜黃素對轉(zhuǎn)錄因子—核因子-κB(NF-κB) p65亞基易位到細胞核的抑制作用, 表明這種抗炎活性的主要機制是抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-κB途徑[31]。鑒于真眼點藻細胞中能夠積累多種重要的初生和次生類胡蘿卜素, 因此, 它們是一潛在的類胡蘿卜素商業(yè)化生產(chǎn)的微藻新資源。

真眼點藻綱藻類的主要脂肪酸組成為豆蔻酸(Myristic acid, C14:0)、棕櫚酸(Palmitic acid, C16:0)、棕櫚油酸(Palmitoleic acid, C16:1)、油酸(Oleic acid, C18:1)、亞油酸(Linoleic acid, C18:2)、花生四烯酸(Arachidonic acid, C20:4)和 二 十 碳 五 烯 酸(Eicosapentaenoic acid, EPA, C20:5), 真眼點藻綱的藻類富含長鏈多不飽和脂肪酸, 特別是EPA[32—36]。相關(guān)的研究報道擬微綠球藻屬(Nannochloropsis)的多個品種可以規(guī)?；囵B(yǎng), 同時在細胞中可以積累一定量的EPA, 它們已被作為EPA商業(yè)化生產(chǎn)的重要藻株[36]。另外, 擬微綠球藻的脂質(zhì)成分已被用于化妝品和護膚品[38]。

真眼點藻綱的擬微綠球藻(Nannochloropsis sp.)的捕光色素蛋白復(fù)合物(Light-harvesting chlorophyllprotein complex)既不含葉綠素 b, 又不含葉綠素 c,捕光色素復(fù)合物分子大小為26 kD, 平均含有9個葉綠素a和4個堇菜黃素, 活體熒光光譜證明從葉黃素到葉綠素 a的能量傳遞, 捕光蛋白與高等植物和雜色藻類的捕光蛋白不發(fā)生免疫交叉反應(yīng), 但其N-末端的結(jié)構(gòu)與葉綠素 a/c捕光復(fù)合物相似, 與葉綠素a/b捕光復(fù)合物不同[39—41]。

由于擬微綠球藻細胞個體較小、繁殖速度快、易規(guī)?；囵B(yǎng), 并富含長鏈多不飽和脂肪酸、維生素 E和甾醇, 這些成分都是水產(chǎn)動物發(fā)育所需的調(diào)節(jié)物質(zhì)和生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì), 所以, 不同品種的擬微綠球藻已被用作海水魚苗、螃蟹幼苗和對蝦幼苗的開口餌料及其幼體所需的動物性餌料輪蟲和鹵蟲的重要餌料[37,42,43]。擬微綠球生長過程中能夠吸收水體中的氮和磷, 因此, 它們在育苗過程中除作為幼蟲的餌料外, 還起到凈化育苗水體的作用。

圖1 異鞭藻門的系統(tǒng)進化樹Fig. 1 Phylogenetic tree of Heterokontophyta

大量的研究發(fā)現(xiàn), 真眼點綱的大多數(shù)藻類能夠積累大量的儲藏性脂類, 特別是三酰甘油, 而三酰甘油是生物柴油生產(chǎn)的重要原料, 通過這些高產(chǎn)油真眼點藻綱藻類的規(guī)?；囵B(yǎng), 可以獲得大量富含油脂的藻粉用于藻油的提取, 并進一步提煉長鏈多不飽和脂肪酸, 剩余的脂肪酸轉(zhuǎn)化為生物柴油, 從而為生物柴油的生產(chǎn)提供新的原料[45,46]。

目前還沒有具體的研究報道關(guān)于真眼點綱藻類的光合作用儲藏性碳水化合物的組成成分, 當用碘—碘化鉀染色時不出現(xiàn)淀粉所特有的藍色, 光學(xué)顯微鏡觀察到細胞中具有明顯的折射顆粒液泡, 細胞超薄切片透射電子顯微鏡觀察細胞中具有片層結(jié)構(gòu)的液泡圍繞蛋白核或散布在細胞質(zhì)中, 具體的光合作用儲藏性碳水化合物成分還需進行詳細的研究[47]。

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SYSTEMATICS, BIOLOGICAL CHARACTERISTICS AND POTENTIAL APPLICATION OF EUSTIGMATOPHYCEAE

GAO Bao-Yan, ZHANG Cheng-Wu, WAN Ling-Lin and LI Ai-Fen
(Institute of Hydrobiology & Department of Ecology, Jinan University, Guangzhou 510632, China)

The Eustigmatophyceae was segregated from the Xanthophyceae according to the cytological and ultrastructural properties by Hibberd & Leedale in 1970 and 1971. At present, it includes one order, six families, thirteen genera, and about thirty species. The major photosynthetic pigments of the Eustigmatophyceae are chlorophyll a, violaxanthin, vaucheriaxanthin, β-carotene, and carotene-ester. The cells possess a parietal lobed chloroplast or several discoid chloroplasts. The pyrenoid with a narrow stalk presents only in the vegetative cells. The chloroplast contains three-thylakoid lamellae and no girdle lamellae. The chloroplast is surrounded by a double-membrane envelope and then a layer of endoplasmic reticulum that is not continuity with the nuclear envelope. There is a large spheroidal vacuole with lots of vibrating granular contents and a conspicuous reddish globule in the cytoplasm. In general, eustigmatophytes are reproduced by the formation of autospores. The larger spherical species produce either two D-shaped or four tetrahedral autospores. Eight or sixteen autospores sometimes were observed in the mother cell. Most species can produce lageniform zoospores. The zoospores in most species produce only one emerge flagellum with tubular mastigonemes laterally while others degenerate. In biflagellate species, the second flagellum is short, posteriorly directed and smooth. The relationship between the Eustigmatophyceae and other Heterokontophyta was established by the 18S rDNA and rbcL gene sequence analysis. Fatty acid analysis showed that the Eustigmatophyceae contained eicosapentaenoic acid (EPA). The eustigmatophytes distribute widely in the freshwater bodies, seawater and soil surface. Several species of Nannochloropsis are widely used as aquacultural feeds for rotifer, artemia and larvae of marine fishes, prawns and crabs, and many species are potential producers of EPA and carotenoids. In addition, many species of the Eustigmatophyceae are rich in oil, so they are the potential source for biofuels production.

Eustigmatophyceae; Ultrastructure; Systematics Phylogenic evolution; Biochemical components; Potential application

Q949.25

A

1000-3207(2014)05-0945-12

10.7541/2014.140

2013-07-11;

2014-02-21

國家 863計劃(2009AA06440、2013AA065805); 國家 973計劃 (2011CB2009001); 國家自然科學(xué)基金(31170337、41176105); 廣東省教育部產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目(2010A090200008); 廣東省發(fā)改委低碳專項資金(2011—051); 珠海市科技重點項目(PC20081008)資助

高保燕(1988—), 女, 漢族; 碩士研究生; 研究方向為微藻分子系統(tǒng)分類學(xué)與資源利用。E-mail: gaobaoyan1211@126.com張成武(1963—), 男, 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師; 研究方向為微藻生物學(xué)與生物技術(shù)。E-mail: tzhangcw@jnu.edu.cn