全 文 ：武汉植物学研究 2003, 21(3) : 273～275
J ournal of Wuhan Botanica l Resear ch
青霉素处理检查和分离蓝藻细胞液泡X
郭碧薇, 易 平, 刘希玲, 郭厚良
(武汉大学生命科学学院, 武汉　430072)
关键词: 蓝藻; 青霉素; 细胞液泡
　　中图分类号: Q949. 22　　　　　文献标识码: A　　　　　文章编号: 1000-470X( 2003)03-0273-03
Determination and Isolation of Cell Vacuoles fr om
Blue-green Algae by Penicillin Method
GUO Bi-Wei, YI Ping, LIU Xi-Ling, GUO Hou-Liang
(Colleg e of L if e Sciences, Wuhan Univer sity, Wuhan　430072, Chin a)
Abstr act: Growing in the liquid medium containing penicillin, the cel ls of the Cyanobacteria,
Anabaena 7120, Nostoc f lagell if orme, and Synechocystis 6803 were broken and vacuoles were re-
leased. Percentage of broken cells declined and per centage of br oken cells incr eased with the
growing days of the algae. The percentage of vacuoles to broken cells were r espect ively 0. 7% ,
0. 8%, and 13. 3% in the three types of algae Anabaena 7120, N . f lagell if orme and Synechocystis
6803 which had gr own for 3 days.
Key wor ds : Cyanobacteria; Penicillin; Cel l vacuoles
　　蓝藻是否有液泡一直是一个悬而未决的问
题[ 1, 2]。近年来, 郭厚良等在原生质球研究中[ 3, 4]发现
一些无机盐能诱导某些蓝藻细胞形成液泡[ 5] ,随后
又发现细胞液泡[ 6] ,并通过原生质球途径实现了无
机盐诱导液泡的分离[ 7]。应当说,细胞液泡较之无机
盐诱导分化形成的液泡具有更大的重要性。但在细
胞液泡方面尚有诸多问题不够明确,如细胞液泡的
分化频率,细胞液泡存在的普通性以及如何分离细
胞液泡等。为此,我们进行了青霉素细胞检查和分离
蓝藻细胞液泡的试验。
1　材料和方法
1. 1　藻种及培养
研究使用了 3种蓝藻, 鱼腥藻 7120、发状念珠
藻和集胞藻, 均引自中国科学院水生生物研究所。3
种材料中, 鱼腥藻7120和发状念珠藻为具异形胞的
丝状固氮蓝藻(图 1: a, b) , 集胞藻为单细胞藻(图 1:
c) , 3种材料均用Allen氏液泡培养基作静止培养,间
或振荡,培养温度( 28±0. 5)℃,光照温度2 000 lx。
1. 2　青霉素处理
参照文献[ 8]的方法进行,即将青霉素溶入液体
培养基,让藻在含青霉素的条件下生长,为了充分诱
导细胞破裂,使用高剂量和时间处理,青霉素剂量为
1 000 Lg/ mL,处理时间为 48 h, 然后统计细胞破裂
率和液泡分离率。细胞破裂率的统计方法是:分别统
计完整细胞和破细胞壳的数目,再计算破细胞壳所
占比例;液泡分离率的统计方法是:分别统计破细胞
壳和液泡的数目, 以 1个细胞破裂释放 1个液泡为
标准计算液泡数目对破细胞壳数目的百分比值。
X
收稿日期: 2002-07-26,修回日期: 2003-02-14。
基金项目: 国家自然科学基金项目( 39870083)资助。
作者简介: 郭碧薇( 1982- ) ,女,生物学本科生在读。
a. 鱼腥藻 7120 的藻丝; b.发状念珠藻的藻丝; c.集胞藻的细胞; d.鱼腥藻 7120 的细胞液泡; e.发状念珠藻
的细胞液泡; f. 集胞藻的细胞液泡
a. T he t richome of Anabaena 7120; b. T he t richome of N . f iagellif orme; c. The cells of Synechocystis 6803;
d. The cell vacuoles of Anabaena 7120; e. T he cell vacuoles of N . f iag ellif orme; f. T he cell vacuoles of Syne-
chocystis 6803
图 1　青霉素处理分离的蓝藻细胞液泡
Fig. 1　T he cell vacuoles of blue-gr een algae by penicillin tr eatment
2　结果和分析
3种材料用同一剂量的青霉素处理得到的结果
见表 1。
从表 1可以看出,同样培养 3 d,丝状蓝藻对青
霉素敏感,处理3 d 细胞破裂率达 90%以上。而单细
胞集胞藻细胞破裂率仅 54. 7%。推测集胞藻细胞周
期要短,相对藻龄可能较老,较耐青霉素处理。而液
泡分离率则与细胞破裂率呈现一种负相关,鱼腥藻
7120细胞破裂率最高, 液泡分离率最低。而集胞藻
细胞破裂率最低,液泡分离率最高。
不同的材料表现出较大的差异。培养 7 d 的鱼
表 1　青霉素处理分离不同培养天数的蓝藻细胞液泡
T able 1　I solation of cell vacuoles of differ ent blue-green algae wit h differ ent cultur e days by Penicillin trea tment
编号
No.
藻种
Species
培养 3 d 后
Grown for 3 d
细胞破裂率
( % )
Percentage of
broken cells
液泡分离率
(% )
Percentage of
vacuoles to
broken cells
1、2号培养7 d, 3号培养6 d后
No. 1, 2 grown for 7 d,
No. 3 grown for 6 d
细胞破裂率
(% )
Percentage of
broken cells
液泡分离率
( % )
Percentage of
vacuoles to
broken cells
1、2号培养14 d, 3号培养12 d后
No. 1, 2 grown for 14 d,
No. 3 grown for 12 d
细胞破裂率
(% )
Percentage of
broken cells
液泡分离率
( % )
Percentage of
vacuoles to
broken cells
1 鱼腥藻 7120Anabaena 7120 96. 1 0. 7 93. 1 3. 4 目测 5%以下 29. 7
2 发状念珠藻Nostoc f lagel lif orme 90. 4 0. 8 93. 2 15. 3 目测 5%以下 47. 2
3 集胞藻Synechocystis 6803 54. 7 13. 3 10. 9 30. 0 极个别破裂 偶见液泡
274 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　第 21 卷　　
腥藻 7120 的细胞破裂率略有下降, 但仍在 90%以
上,而液泡分离率上升至 3. 4%。而培养 6 d后的集
胞藻细胞破裂率进一步降至 10. 9%, 而液泡分离率
上升至 30. 0%。培养 7 d后的发状念珠藻介乎于上
述两种之间。随着培养时间延长,藻龄提高,青霉素
处理细胞破裂率下降, 而液泡分化率上升。
从表 1 还可看到,培养 14 d 的鱼腥藻 7120和
发状念珠藻经青霉素处理后的细胞破裂率很低,大
量长藻丝混杂少数破裂细胞很难确切统计, 直观推
测细胞破裂率不超过 5% ,与低的细胞破裂相对照,
液泡分化率大幅上升, 分别达到 29. 7%和 47. 2%,
远远超过培养 6 d 时的液泡分化率。而集胞藻培养
12 d 后完全能抵抗青霉素, 几乎看不到细胞破裂,
而液泡也就很难发现了。
经青霉素处理破细胞释放的液泡呈完全游离
态,其中, 鱼腥藻 7120和发状念珠藻的情况比较相
似。与无机盐诱导液泡比较,这些液泡明显较小,相
当多的液泡吞噬了 1个或 2 个死细胞壳(图 1: d,
e)。而集胞藻的情况有很小的差异,游离的液泡没有
吞噬细胞壳的现象, 但相当多的液泡却与死细胞壳
紧紧贴连在一起(图 1: f )。
3　讨论
在以上试验中, 不同种类的丝状及单胞蓝藻通
过青霉素破细胞都得到了细胞液泡。由此推测, 细胞
液泡的存在在蓝藻不是个别现象。试验清楚地显示,
低藻龄细胞的液泡分化率比较低, 这一点与植物是
相似的。植物从幼嫩的分生组织细胞分离不到成熟
的液泡[ 9]。而随着藻龄的提高,液泡分化率上升。这
说明, 液泡随着细胞的老化出现,这与过去的看法:
衰老的蓝藻细胞形成液泡[ 1]也是一致的。遗憾的是
随着藻的老化,青霉素处理就不能使细胞破裂。因
此,青霉素处理虽然能使细胞液泡游离释放, 但低藻
龄细胞的液泡分化率太低, 少数的液泡难以达到纯
化以用于研究。而高龄藻细胞耐青霉素处理, 细胞难
以破裂,液泡不能分离。根据高龄藻细胞液泡分化率
高的现象, 我们将培养 1～4 个月的鱼腥藻 7120采
用原生质球途径进行细胞液泡批量分离实验, 获得
成功,这方面的结果将另文报道。
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275　第 3 期　　　　　　　　　　　　郭碧薇等: 青霉素处理检查和分离蓝藻细胞液泡