放线菌 放线菌是真菌还是细菌

放线菌是一大类形态极为多样（杆状到丝状）、多数呈丝状生长的原核微生物。它的细胞构造、细胞壁的化学成分和对噬菌体的敏感性与细菌相同，但在菌丝的形成和以外生孢子繁殖等方面则类似于丝状真菌。它以菌落呈放射状而得名。 　　放线菌大多数为腐生菌，少数为寄生菌。它在自然界中分布极广，主要习居于土壤之中。每克土壤中含有数万乃至数百万个放线菌的孢子，一般在中性或偏碱性的土壤中较多。土壤特有的腥味主要是由放线菌所产生的代谢产物引起的。 　　放线菌是产生抗生素的主要微生物。据不完全统计，到目前为止，已筛选出抗生素达9000种以上，每年还新增百余种。其中放线菌产生的抗生素占多数，而链霉菌产的抗生素又占放线菌总数的80％。因此，本节内容侧重于链霉菌属。但近年来一个明显趋势是从稀有放线菌发现的新抗生素日益增多。 　　放线菌的产物在医药、卫生、农业生产、食品加工等方面已得到广泛应用，如由弗氏链霉菌产生的蛋白酶已在制革工业中用以脱毛，游动放线菌产生的葡萄糖异构酶已用于生产，还从灰色链霉菌的发酵液中提取维生素B12等。此外，在酶抑制剂、甾体转化、烃类发酵、污水处理等方面也有所应用。寄生性放线菌则能引起某些动植物病害。 一、放线菌的形态和构造 　　放线菌的形态较细菌复杂，大部分放线菌菌体由菌丝体构成，但它仍属单细胞，革兰氏染色阳性。菌丝体分为基内菌丝和气生菌丝，气生菌丝在无性繁殖中分化有孢子丝、孢囊和孢子等。 （一）菌丝及孢子丝 1．基内菌丝 　　它是营养型一级菌丝，长在培养基内或表面（图2-46左）。其主要功能是吸收营养物，所以又称营养菌丝。一般无横隔膜（诺卡氏菌除外），直径0.2～1.2μm，分枝繁茂，无色或产生水溶性或脂溶性色素而呈现黄、绿、橙、红、紫、蓝、褐、黑等各种颜色。 2．气生菌丝 　　这是由基内菌丝分枝向培养基上空伸展的二级菌丝，镜检观察其颜色较深且较基内菌丝粗，直径为1～1.4μm，直形或弯曲状，有分枝，有的产生色素（图2-46右）。

图2-46　链霉菌的基内菌丝与气生菌丝（孕育菌丝）

3.孢子丝及孢子 　　孢子丝是由气生菌丝分枝部分分化的具有形成孢子作用的繁殖菌丝，有直、波曲、螺旋和轮生等形状，链霉菌的常见孢子丝形态如图2-47所示。

图2-47　链霉菌的常见孢子丝形态

螺旋的数量、大小和疏密随不同的种而异。孢子丝上形成成串的孢子。孢子有球形、椭圆形、杆形、柱形和瓜子形等。同一孢子丝上分化的孢子，其形状、大小有时不一致。因此孢子的形状和大小不能作为区分种的唯一依据，而必须结合孢子的表面来进行区分。据目前的发现，孢子丝直或波曲者，其孢子表面光滑，尚未发现这类孢子有带刺的或毛发状；孢子丝为螺旋形者，其孢子表面则因种而异：有的光滑，有的刺状，有的毛发状。常见的链霉菌孢子丝形态见图2-48（垂直型）、图2-49（松螺旋型）、图2-50（紧螺旋型）、图2-51（单轮无螺旋型）、图2-52（双轮螺旋型）。

图2-48　一种产生antimycin的链霉菌（垂直型） 图2-49　一种产生ankinomycin的链霉菌（松螺旋型） 图2-50　一种产生ε-poly–L-lysine的链霉菌（紧螺旋型） 图2-51　一种产生leucomycin的链霉菌（单轮无螺旋型） 图2-52　一种产生deoxylaidlomycin的链霉菌（双轮螺旋型）

4．孢囊及孢囊孢子和游动孢子 　　孢囊链霉菌（Strptosporangium）孢囊发育于基内菌丝或气生菌丝，通常近似圆形。孢囊内形成的孢子有球形、椭圆形或杆状。具有鞭毛能游动的称为游动孢子；没有鞭毛不能游动的称为孢囊孢子。游动孢子的鞭毛有一个单生，或两个生在一起，或多数丛生，或周生（图2-53）。 　　放线菌孢子常具有色素，呈白、灰、黄、橙黄、红、蓝、绿等颜色。成熟的孢子堆，其颜色在一定培养基与培养条件下比较稳定。因此，颜色是鉴定此类菌种的重要依据之一。

图2-53　孢囊链霉菌的孢囊及孢囊孢子

（二）菌落形态 　　由菌丝体组成的菌落一般为圆形，秃平或有许多皱褶和地衣状。由于放线菌的气生菌丝较细，生长缓慢，菌丝分枝相互交错缠绕，所以形成的菌落质地致密，表面呈较紧密的绒状，坚实、干燥、多皱，菌落较小而不延伸。 　　菌落形成随菌种而不同。一类是产生大量分枝的基内菌丝和气生菌丝的菌种，如链霉菌（Streptomyces），基内菌丝伸入基质内，菌落紧贴培养基表面，极坚硬，若用接种铲来挑取，可将整个菌落自表面挑起而不破裂。菌落表面起初光滑或如发状缠结，其后在上面产生孢子，表面呈粉状、颗粒状或絮状。气生菌丝有时呈同心环（图2-54）。

图2-54　链霉菌菌落示例

另一类是不产生大量菌丝的菌种，如诺卡氏菌（Nocardia）所形成的菌落。这类菌菌落的黏着力不如上述的强，结构成粉质，用针挑取则粉碎（图2-55），所以放线菌菌落不同于细菌。 　　在放线菌菌落表面常产生聚集成点状的白色或黄色菌丝，它们是次生菌丝，产生孢子。普通染色剂如次甲基蓝、结晶紫和石炭酸品红都可作为气生菌丝、基内菌丝和孢子的染料。

图2-55　某种诺卡氏菌菌落与基内菌丝

二、放线菌的繁殖 　　放线菌以无性方式繁殖，主要是形成孢子，也可通过菌丝断片繁殖。 　　链霉菌生长到一定阶段，一部分气生菌丝分化为孢子丝，孢子丝成熟便形成许多孢子。其生活史见图2-56。 　　以前人们认为，形成孢子的形式有凝聚和横隔分裂两种。但从电子显微镜观察超薄切片的结果表明，孢子丝形成孢子只有横隔分裂而无凝聚过程。横隔分裂有两种方式。 1）胞质膜内陷，逐渐向内收缩并合成横隔膜，孢子丝分隔成许多孢子。 2）细胞壁和质膜同时内陷，向内缢缩，孢子丝缢裂成连串的孢子。 图2-57表示横隔分裂形成孢子的过程。 　　另外有些放线菌可在菌丝上形成孢子囊，在孢囊内形成孢囊孢子。孢囊成熟后释放出大量孢囊孢子。 　　在液体培养中，放线菌主要靠菌丝断裂片断进行繁殖。

图2-56　链霉菌生活史 图2-57　孢子丝分隔成孢子

三、放线菌的分类 放线菌菌体外貌虽像真菌而微细，但其细胞结构属于原核细胞型，与细菌同属原核生物界,而以分核的丝状菌体区别于细菌。 （一）放线菌目的分科检索表 在分类上放线菌作为一个目。放线菌目的分类以形态学上的差异为依据。现主要根据基内菌丝的生长状况以及孢子着生方式，将其中主要的8个科区分如下。 放线菌目分科检索表 1．菌丝体向四面八方分裂、基内菌丝顶端尖细，内部丝横分裂呈立体形细胞………………………………………………………………………………嗜皮菌科（Dermatcphiloceae） 2．菌丝体沿菌丝长轴作垂直方向分裂 （1）基内菌丝体断裂，无气生菌丝，不产生孢子 　A．雏形基内菌丝断裂为VY和T型细胞…………………放线菌科（Actinomycetaceae） 　B．基内菌丝有分枝，横隔、迅速断裂为杆状、球状…………诺卡氏菌科（Nocardiaceae） （2）基内菌丝体不断裂 　A.孢子生长在短梗上或孢子丝上 （A）孢子单个着生 　　a.单个孢子着生在基丝的短梗上，基丝纤细，0.2～0.6μm……………小单孢菌科（Micromonosporcrpceae） 　　b.单个孢子着生在气丝和基丝的短梗上，在高温中生长……………高温放线菌科 (Thermoactinomycetaceae） （B）2～20个孢子着生在气丝和基丝的短孢子梗上………………………小多孢菌科（Micropolysporoceae） （C）孢子在长链孢子丝上，气丝丰茂，基丝无横隔，直径较粗………………链霉菌科 （Strepomycetaceae） 　B.孢子形成于孢囊中，孢囊发生于气丝或基丝上，孢子有鞭毛能游动或无鞭毛不游动……………………………………………………………游动放线菌科（Actimoplanceae） 图2-58、图2-59和图2-60分别显示小单孢菌（Micromonospora）、小双孢菌（Microbispora）和小四孢菌（Microtetraspora）的形态。

图2-58　小单孢菌 图2-59　小双孢菌

图2-60　小四孢菌

（二）放线菌属和种的鉴定方法 　　放线菌的分类鉴定一向以形态和培养特征为主，生理生化和生态特征为辅。属的鉴定常采用形态特征与细胞壁化学组分类型相结合的方法。 1.形态 　　首先将分离获得的纯菌种在光学显微镜及电子显微镜下镜检。将菌种接在葡萄糖天门冬素琼脂或燕麦粉琼脂上，进行埋片或插盖玻片法培养。分别在培养后的1天、3天、5天、7天、14天、20天取出载玻片或盖玻片，用细胞壁染色法、镜检长在其表面的菌种在不同时间的发育情况。或从生长两周左右的菌种斜面上挑取一小块菌体，进行压片染色镜检。主要观察基内菌丝体有无横隔和断裂，了解气丝生长的特点。另外要借助电子显微镜观察孢子表面结构和有无鞭毛等。 2．细胞壁化学组成 　　放线菌的细胞壁与细菌的一样，其壁具有肽聚糖、胞壁酸、多糖等高分子物质，但不同属的成分和结构并不相同。 　　此外，整个细胞含的糖类也不相同。用菌体水解液的上部清液蒸干后，将残余物进行纸层析点样，另用标准糖或氨基酸作对照，显色后，可以测定二庚基庚二酸和其他氨基酸，以及特征性糖，获得的细胞壁化学组分型和全细胞糖类型作为属的指标。采用该法比以前以纯形态特征划分属更加可靠。 （三）放线菌的形态系统 　　放线菌的形态系统如图2-61所示。

图2-61　放线菌的形态系统

（四）放线菌分类工具书 1）中科院微生物研究所放线菌分类组，链霉菌鉴定手册，北京：科学出版社，1975。 2）The Society for Actinomycetes Japan，Atlas ofActinomycetes，Asakura Publishing Co．，Ltd．，1997。 （五）放线菌主要属的简捷分类 主要通过菌落观察及油镜镜检（图2-62）。

图2-62　放线菌主要属的简捷分类

四、发酵工业中常用的放线菌 （一）发酵工业中常用的放线菌 1.链霉菌属 　　基丝一般无横隔，直径0.5～0.8μm，气生菌丝生长丰茂，通常比基丝粗1～2倍，孢子丝为长链，单生，呈直、波曲或螺旋状，成熟时呈现各种颜色，多生长在含水量较低、通气较好的土壤中。它们是抗生素工业所用放线菌中最重要的属。已知链霉菌属有1000多种。许多著名的常用抗生素都是由链霉菌产生的，如链霉素、土霉素、井冈霉素、丝裂霉素、博来霉素、制霉菌素和卡那霉素等。 2.诺卡氏菌属 　　基丝较链霉菌纤细，直径0.2～0.6μm，有横隔裂断，一般无气生菌丝，基丝培养十几个小时形成横隔，并断裂成杆状或球状孢子。菌落较小，其边缘多呈树根毛状；主要分布于土壤中；有些种能产生抗生素（如利福霉素、蚁霉素等），也可用于石油脱蜡及污水净化中脱氰等。 3.小单孢菌属 　　孢子单个着生在短孢子梗上，基丝较细，直径0.3～0.6μm，基丝不断裂，一般无气生菌丝，在基丝上长出孢子梗。菌落较小。不少种产生抗生素，如庆大霉素、利福霉素等。 4.孢囊链霉菌属 　　孢囊孢子无鞭毛，气生菌丝的孢子丝盘卷成球形孢囊。其孢囊有两层壁，外壁较厚，内壁系薄膜，孢囊里形成孢囊孢子。这类菌亦可产生不少抗生素，如可抑制细菌、病毒和肿瘤的多霉素等。 （二）放线菌与细菌的异同 放线菌与细菌的异同如表2-12所示。 表2-12　放线菌和细菌的异同

特征 细菌 放线菌 细胞形态 单细胞呈球状、杆状或螺旋状，直径或宽度一般小于1μm 单细胞菌丝体，有气生菌丝和基内菌丝之分，直径与细菌相似，但菌体比细菌大 细胞结构 没有完整的核，无线粒体等细胞器，属原核生物 与细菌同 细胞壁 细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸，不含纤维素和几丁质 与细菌同 菌落形态 长于培养基表面，有各种形状，易挑起 菌落一般紧密而小，菌丝深入培养基内，有皱褶，难挑起 繁殖方式 主要为裂殖 分生孢子、孢囊孢子和菌丝断裂 生长pH值 中性或微碱性 与细菌同 与细菌同 阳性 对抗生素和噬菌体革兰氏染色反应 除抗真菌抗生素外，一般敏感阳性或阴性

一、放线菌的分布   放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界。不论数量和种类，以土壤中最多。据测定，每克土壤可含数万乃至数百万个孢子，但受土壤性质、季节、作物种类等条件的影响。一般情况下，肥土较瘦土多，农田土比森林土多，中性或偏碱性土壤中也较多。土壤环境因子如有机质、水分、温度、通气状况等也影响其数量。它适宜在含水量较低的土壤内生长。而厩肥和堆肥中仅限于高温放线菌活动。放线菌所产生的代谢产物往往使土壤具有特殊的泥腥味。   河流和湖泊中，放线菌数量不多，大多为小单孢菌、游动放线菌和孢囊链霉菌，还有少数链霉菌。海洋中的放线菌多半来自土壤或生存在漂浮海面的藻体上。海水中还存在耐盐放线菌。   大气中也存在着大量的放线菌菌丝和孢子，它们并非原生的微生物区系，而是由于土壤、动植物、食品甚至衣物等表面均有大量的放线菌存在，由于它们耐干燥，常随尘埃、水滴，借助风力飞入大气所致。   食品上常常生长放线菌，尤其在比较干燥、温暖的条件下易于大量繁殖，使食品发出刺鼻的霉味。   健康动物，特别是反刍动物的肠道内有着大量的放线菌，它们可有是肠道内定居的微生物，堆肥中的高温放线菌可能来源于此。在动物和植物体表有大量的腐生性放线菌，偶尔也有寄生性放线菌存在。   了解放线菌的分布，对于进一步开发放线菌资源， 发现和筛选新的抗生素，无疑是很重要的。   二、放线菌的形态与结构   放线菌菌体为单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成，最简单的为杆状或具原始菌丝。菌丝直径与杆状细菌差不多，大约1微米。细胞壁化学组成中亦含原核生物所特有的胞壁酸和二氨基庚二酸，不含几丁质或纤维素。革兰氏染色阳性反应，极少阴性。有许多放线菌对抗酸性染色亦吴阳性反应，像诺卡氏放线菌。它与结核杆菌相比，如果脱色时间太长也可成为阴性，这是诺卡氏菌与结核杆菌的区别之一。   放线菌菌丝细胞的结构与细菌基本相同。根据菌丝形态和功能可分为营养菌丝、气生丝和孢子丝三种。   (一)营养菌丝 又叫初级丝体或一级菌丝体，匍匐生长于培养基内，主要生理功能是吸收营养物，故亦称基内菌丝。营养菌丝一般无隔膜，即使有也非常少；直径0.2-0.8微米，但长度差别很大，短的小于100微米，长的可达600微米以上；有的无色素，有的产生黄、橙、红、紫、蓝、绿、褐、黑等不同色素，若是水溶性的色素，还可透入培养基内，将培养基染上相应的颜色，如果是非水溶性(或脂溶性)色素，则使菌落吨呈现相应的颜色。因此，色素是鉴定菌种的重要依据。   (二)气生菌丝 又称二级菌丝体。营养菌丝体发育到一定时期，长出培养基外并伸向空间的菌丝为气生菌丝。它叠生于营养菌丝上，以至可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下，颜色较深，直径比营养菌丝粗，约1-1.4微米，其长度则更悬殊。直形或弯曲而分枝，有的产生色素。   (三)孢子丝 当气生菌丝体发育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌丝即孢子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。孢子丝的形状和在气生菌丝上的排列方式，随菌种而异。   孢子丝的形状有直形、波曲和螺旋形之分。螺旋状孢子丝的螺旋结构与长度均很稳定，螺旋数目、疏密程度、旋转方向等都是种的特征。螺旋数目通常为5-10转，也有少至1个多至20个的；旋转方向多为逆时针，少数种是顺时针的。孢子丝的排列方式，有的交替着生，有的丛生或轮生。孢子丝从一点分出3个以上的孢子枝者，叫做轮生枝。它有一级轮生和二级轮生。上述特征，皆可作为菌种鉴定的依据。   孢子丝生长到一定阶段可形成孢子。在光学显微镜下，孢子呈球形、椭圆形、杆状、瓜子状等；在电子显微镜下还可看到孢子的表面结构，有的光滑、有的带小疣、有的生刺(不同种的孢子，刺的粗细长短不同)或有毛发状物(图2-63)。孢子表面结构也是放线菌种鉴定的重要依据。孢子的表面结构与孢子丝的形状、颜色也有一定关系，一般直形或波曲状的孢子丝形成的孢子表面光滑；而螺旋状孢子丝的形状、颜色也有一定关系，一般直形或波曲状的孢子丝形成的孢子表面光滑；而螺旋状孢子丝形成的孢子，有的光滑，有的带刺或毛；白色、黄色、淡绿、灰黄、淡紫色的孢子表面一般都是光滑型的，粉红色孢子只有极少数带刺，黑色孢子绝大部分都带刺和毛发。   由于孢子含有不同色素，成熟的孢子堆也表现出特定的颜色，而且在一定条件下比较稳定，故也是鉴定菌种的依据之一。应指出的是，孢子的形态和大小不能笼统地作为分类鉴定的重要依据。因为，即使从一个孢子子丝分化出来的孢子，形状和大小可能也有差异。   放线菌的发育周期是一个连续的过程。现以链霉菌为例，将放线菌生活史概括如下：孢子在适宜条件下萌发，长出1-3个芽管；芽管伸长，长出分枝，分枝越来越多形成营养菌丝体；营养菌丝体发育到一定阶段，向培养基外部空间生长成为气生菌丝体；气生菌丝体发育到一定程度，在它的上面形成孢子丝；孢子丝以一定方式形成孢子。如此周而复始，得以生存发展。   三、放线菌和菌落特征   放线菌的菌落由菌丝体组成。一般圆形、光平或有许多皱褶，光学显微镜下观察，菌落周围具辐射状菌丝。总的特征介于霉菌与细菌之间，因种类不同可分为两类：   一类是由产生大量分枝和气生菌丝和菌种所形成的菌落。链霉菌的菌落是一类型的代表。链霉菌菌丝较细，生长缓慢，分枝多而且相互缠绕，故形成的菌落质地致密、表面呈较紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小而不蔓延；营养菌丝长在培养基内，所以菌落与培养基结合较紧，不易挑起或挑起后不易破碎：当气生菌丝尚未分化成孢子丝以前，幼龄菌落与细菌的菌落很相似，光滑或如发状缠结。有时气生菌丝呈同心环状，当孢子丝产生大量孢子并布满整个菌落表面后，才形成絮状、粉状或颗粒状的典型的放线菌菌落；有些种类的孢子含有色素，使菌落有面或背面呈现不同颜色。   另一类菌落由不产生大量菌丝体的种类形成，如诺卡氏放线菌的菌落，粘着力差，结构呈粉质状，用针挑起则粉碎。   若将放线菌接种于液体培养基内静置培养，能在瓶壁液面处形成斑状或膜状菌落，或沉降于瓶底而不使培养基混浊；如以震荡培养，常形成由短的菌丝体所构成的球状颗粒。   四、放线菌的繁殖方式   放线菌主要通过形成无性孢子的方式进行繁殖，也可借菌体为裂片段繁殖。   放线菌长到一定阶段，一部分气生菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生孢子。孢子的产生有以下几种方式。   凝聚分裂形成凝聚孢子。其过程是孢子丝孢壁内的原生质围绕核物质，从顶端向基部逐渐凝聚成一串体积相等或大小相似的小段，然后小段收缩，并在每段外面产生新的孢子壁而成为圆形或椭圆形的孢子。孢子成熟后，孢子丝壁破裂释放出孢子(图2-65)。多数放线菌按此方式形成孢子，如链霉菌孢子的形成多属此类型。对些种方式现已提出了异议。   横隔分裂形成横隔孢子。其过程是单细胞孢子丝长到一定阶段，首先在其中产生横隔膜，然后，在横隔膜处断裂形成孢子，称横隔孢子，也中节孢子或粉孢子(图2-66)。一般呈圆柱形或杆状，体积基本相等，大小相似，约0.7-0.8×1-2.5微米。诺卡氏菌属按此方式形成孢子。   有些放线菌首先在菌丝上形成孢子囊(sporangium)，在孢子囊内形成孢子，孢子囊成熟后，破裂，释放出大量的孢囊孢子。孢子囊可在气生菌丝上形成，也可在营养菌丝上形成，或二者均可生成。游动放线菌属和链孢菌囊菌属待均民些方式形成孢子。孢子囊可由孢子丝盘绕形成，有的由孢子囊柄顶端膨大形成。孢囊孢子形成过程见图2-67。   小单孢菌科中多数种的孢子形成是在营养菌线上作单轴分枝，基上再生出直而短(5-10微米)的特殊分枝，分枝还可再分枝杈，每个枝杈顶端形成一个球形、椭圆形或长圆形孢了，它们聚集在一起，很象一串葡萄(图2-68)，这些孢子亦称分生孢子。   某些放线菌偶尔也产生厚壁孢子。   放线菌孢子具有较是的耐干燥能力，但不耐高温，60-65℃处理10-15分种即失去生活能力。   放线菌也可借菌丝断裂的片断形成亲的菌体，这种繁殖方式常见于液体培养基中。工业化发酵生产抗生素时，放线菌就以此方式大量繁殖。如果静置培养，培养物表面往往形成菌膜，膜上也可产生出孢子。   五、放线菌的生理   除少数自养型菌种如自养链霉菌外，绝大多数为异差型。异差型。异差菌的营养要求差别很大，有的能利用简单化合物，有的却需要复杂的有机化合物。它们能利用不同的碳水化合物。它们能利用不同的碳水化合物，包括糖、淀、粉有机酸、纤维素、半纤维素等作为能源。最好的碳源是葡萄糖、在麦芽糖、糊精、淀粉和甘油，而蔗糖、木糖、棉子糖、醇和有机酸次之。有机酸中以醋酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸和苹果酸易于利用，而草酸、酒石酸和马尿酸较难利用。某些放线菌还可利用几丁质，碳氢化合物、丹宁以至橡胶。   氮素营养方面，以蛋白质、蛋白有胨以及某些氨基酸最适，硝酸盐铵盐和素次之。除诺卡氏菌外，绝大多数放线菌都能利用酷蛋白，并能液化明胶。   和其他生物一样，放线菌的生长一般都需要K、Mg、Fe、Cu和Ca其中Mg和K对于菌丝生长和抗生素的产生有显著作用。各种抗生素的产生所需的矿质营养并不完全相同，如弗氏链霉菌产生新霉素时必需Zn元素，而Mg、Fe、Cu、Al和Mn和等不起作用。Co是放线菌产生维生素B12的必需元素，当培养基中含1或2ppm的Co时，可提高灰色链霉菌的维生素产量三倍，如果培养基中Co含量高至20-50ppm时则产生毒害作用。另外，Co还有促进孢子形成的功能。   大多数放线菌是好气的，只有某些种是微量好气菌和厌气菌。因此，工业化发酵生产抗生素过程中必须保证足够的通气量；温度对放线菌生长亦有影响，大多数放线菌的最适生长温度为23-37℃，高温放线菌的生长温度范围在50-65℃，也有许多菌种在20-23℃以下仍生长良好；放线菌菌丝体比细菌营养体抗干燥能力强，很多菌种有盛在CaCl2 和H2SO4的干燥器内能存活一年半左右。   放线菌的生理特性相当复杂，这里只能概要地介绍。了解上述特性，对于进一步发挥其经济效益，寻找和开发放线菌资源无疑是很重要的。   六、放线菌的代表属   (一)链霉菌属(Streptomyces)共约1，000多种，其中包括和很多不同的种别和变种。它们具有发育良好的菌丝体，菌丝体分枝，无隔膜，直径约0.4-1微米，长短不一，多核。菌丝体有营养菌丝、气生菌丝和孢子丝之分，孢子丝再形成分生孢子。孢子丝和孢子的形态因种而异，这是链霉菌属分种的主要识别性状之一。   虽然一些链霉菌可见于淡水和海洋，但它主要生长在含水量较低、通气较好的土壤中。由于许多链霉菌产生抗生素的巨大经济价值和医学意义，对这类放线菌已做了大量研究工作。研究表明，抗生素主要由放线菌产生，而其中90%又由链霉菌产生，著名的、常用的抗生素如链霉素、土霉素，抗肿瘤的博莱霉素、丝裂霉素，抗真菌的制霉菌素，抗结核的卡那霉素，能有效防治水稻纹枯的井冈霉素等，都是链霉菌的次生代谢产物。有的链霉菌能产生一种以上的抗生素，有化学上，它们常常互不相关；可是，从全世界许多不同地区发现的不同种别，却可能产生同抗生素；改变链霉菌的营养，可能导致抗生素性质的改变。这些菌一般能抵抗自身所产生的抗生互不，而对其他链霉菌产生的抗生素可能敏感。尽管过去对产生抗生素的链霉菌的链霉菌研究很广，但对这些生物的生态学相互关系了解甚少，这是今后应加强的。另外，许多传染病用现有的抗生素得不到适当抑制或者产生了抗药株，因此，必须继续寻找和筛选新的抗生素。   链霉菌不仅种类繁多，而且其中50%以上的都能产生抗生素。中国科学院北京微生物所根据气候菌丝的颜色(孢子堆的颜色)；基内菌丝的颜色、可溶性色素、孢子丝的形状、孢子的形状和表面结构等特征，将链霉菌分为14个种组，每个种组又包括许多不同的种。   (二)诺卡氏菌属(Nocardia)它又名原放线菌属，在培养基上形成典型的菌丝体，剧烈弯曲如树根或不弯曲，具有长菌丝。这个属的特点是在培养15小时至4天内，菌丝体产生横隔膜，分枝的菌丝体突然全部断裂成长短近于一致的杆状或球状体或带杈的杆状体(图2-69)。每个杆状体内至少有一个核，因些可以复制并形成新的多核的菌丝体。此属中多数种无气生菌丝，只有营养菌丝，以横隔分裂方式形成孢子。少数种在营养菌丝表面覆极薄的一层气生菌丝枝—子实体或孢子丝。孢子丝直形、个别种呈钩状或螺旋，具横隔膜。以横隔分裂形成孢子，孢子杆状、柱形两端截平或椭圆形等。   菌落外貌与结构多样，一般比链霉菌菌落小，表面崎岖多皱，致密干燥，一触即碎，或者为面团；有的种菌落平滑或凸起，无光或发亮呈水浸状。   此属多为好气性腐生菌，少数为厌气性寄生菌。能同化各种碳水化合物，有的能利用碳氢化合物、纤维素等。   诺卡氏菌主要分布于土壤。现已报导100余种，能产生30多种抗生素。如对结核分枝杆菌和麻疯分枝菌有特效的利福霉素，对引起植物白叶枯病的细菌，以及原虫、病毒有作用的间型霉素，对革兰氏阳性细菌有作用的瑞斯托菌素等。另外，有此诺卡氏菌用于石油脱蜡、烃类发酵以及污水处理中分解腈类化合物。   (三)放线菌属(Actinomyces) 放线菌属多为致病菌，只有营养菌丝，直径小于1微米，有横隔，可断裂成"V"形或"Y"形体。无气生菌丝，也不形成孢。一般为厌气菌或兼性厌气菌。引起牛颚肿病的牛型放线菌是此属的典型代表。另一类是衣氏放线菌，它寄生于人体，可引起后颚骨肿瘤和肺部感染。它们的生长需要较丰富的营养，通常在培养基中加放血清或心、脑浸汁等。   (四)小单孢菌属(Micromonospora) 菌丝体纤细，直径0.3-06微米，无横隔膜、不断裂、菌丝体侵入培养基内，不形成气生菌丝。只在菌丝上长出很多分枝小梗，顶端着生一个孢子。   菌落比链霉菌小得多，一般2-3毫米，通常橙黄色，也有深褐、黑色、蓝色者；菌落表面覆盖着一薄层孢子堆。此属菌一般为好气性腐生，能利用各种氮化物的碳水化合物。大多分布在土壤或湖底泥土中，堆肥的厩肥中也有不少。此属约30多种，也是产抗生素较多的一个属。例如庆大霉素即由绛红小单孢菌和棘孢小单孢菌产生，有的能产生利福霉素、卤霉素等共30余种抗生素。现在认为，此属菌产生抗生素的潜力较大，而且有的种还积累维生素B12，应予重视。   (五)链孢囊菌属(Streptosporangium)主要特点是能形成孢囊和孢囊孢子。其形成过程参见图2-67。有时还可形成螺旋孢子丝，成熟后分裂为分生孢子。此属菌的营养菌体分枝很多，横隔稀少，直径0.5-1.2微米，气生菌丝体成丛、散生或同心环排列。此属菌约15种以上，其中因不少种可产生广谱抗生素而受到重视。粉红链孢囊菌产生的多霉素(polymycin)，可抑制革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、病毒等，对肿瘤也有抑制作用。绿灰链孢囊菌产生的绿菌素，对细菌、霉、酵母菌均有作用。由西伯利亚链孢囊菌产生的两性西伯利亚霉素，对肿瘤有一定疗效。   (六)游动放线菌属(Actinoplanes)通常在沉没水中的叶片上生长。气生菌丝体一般有或极少；营养菌丝分枝或多或少，隔膜或有或无，直径约0.2-2.6微米；以孢囊孢子繁殖，孢囊形成于营养菌丝体上或孢囊梗上，孢囊梗直形或分枝，每分枝顶端形成一至数个孢囊，孢囊孢子通常略有棱角，并有一至数个发亮小体或几根端生鞭毛，能运动，是此属菌最特殊之处。

 



<实验七 放线菌的形态特征> 



一、实验目的 
辨认放线菌的营养菌丝、气生菌丝、袍子丝、袍子的形态；学习放线菌的观察方法。 
二、原理概述 
放线菌是一类微小的原核单细胞丝状体。其丝状体可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。和细菌的简单染色一样，放线菌也可用乳酸酚棉兰液、石炭酸复红或吕氏碱性美蓝染料着色后，在显微镜下观察其形态。玻璃纸具有半透膜特性，其透光性与载玻片的基本相同，使放线菌生长在玻璃纸琼脂平皿上，将长有放线菌的玻璃纸压印在载玻片上，最容易印在玻片上的是处于菌体生长先端、且易于脱落的孢子；其次是孢子丝；在印片较深时，也有少量气生菌丝被印上。经固定、染色后，用显微镜即可观察到放线菌自然生长的个体形态。 
放线菌是由不同长短的纤细的菌丝所形成的单细胞菌丝体。菌丝体分为两部分，营养菌丝匍匐生长在培养基内，吸收养分，又称基内菌丝，有的无色素，有的产生不同的水溶或脂溶色素，使培养基或菌落呈现不同的颜色。气生菌丝长于培养基外，并伸向空间。它叠生于营养菌丝上，以至可以覆盖菌落表面。孢子丝是一些气生菌丝发育到一定程度分化而成，呈直形、螺旋形、勾状、分枝状。孢子通常呈圆形、椭圆或杆状，孢子通常含有不同色素。 
气生菌丝、孢子丝和孢子的形状及产生的色素是区分各种放线菌的依据之一。 
三、实验器材 
1 、菌种 细黄链霉菌 ( “ 5406 ” ， Streptomyces microflavus ，用玻璃纸透析培养 4-7d) 
2 、仪器 显微镜 
3 、材料 载玻片、盖玻片、剪刀、镊子等 
4 、染料 乳酸酚棉兰液 
四、操作步骤和内容 
1 、放线菌培养特征的观察 
（ 1 ）气生菌丝的颜色（指孢子丝及孢子成熟前的颜色，即菌落或菌苔四周的颜色）。 
（ 2 ）孢子丝及孢子的颜色（菌落中央的颜色）。 
（ 3 ）基内菌丝颜色（指菌落或菌苔背面的颜色）。 
（ 4 ）可溶性色素的颜色（指渗入到培养基内的色素颜色）。 
（ 5 ）气生菌丝呈现的状态（如：粉状，绒状和棉絮状，有无同心环等）。 
（ 6 ）菌落特征（如：表面光滑，皱折，崎岖等）。 
2 、放线菌个体形态的观察 
（ 1 ）制片 
印片法：用解剖针或镊子挑取一小块菌丝体，置于载玻片上，滴加少量的乳酸酚棉兰液，用镊子和针压散后加上盖玻片镜检。亦可先在盖玻片一面上涂上一层薄层树胶，然后将有树胶的一面用镊子小心盖在菌落上，轻轻压一下，挑起盖玻片（有树胶面与载玻片接触），镜检。 
（ 2 ）镜检 先用低倍镜，后用高倍镜和油镜观察。在镜检观察时，要仔细观察放线菌的营养菌丝、气生菌丝和孢子丝等。基内菌丝细长而多分枝，气生菌丝比基内菌丝粗且色深，孢子丝最粗。注意菌丝细胞的大小，有无分隔，孢子丝的形状，孢子的形状和大小，并绘图表示。 
五、实验结果 
绘制镜检结果，并按下表要求记录 

附 ： ( 一 ) 插片法和搭片法培养放线菌 
[1] 插片法 ( 图 7 — 1A ) 
(1) 制平板、接种：用冷却至约 50 ℃ 的高氏一号琼脂培养基倒平板 ( 每皿约 20mL) ．可用两种方法接菌：①先接种后插片：冷凝后用接种环挑取少量斜面上的 5406 菌孢子，用平扳培养基的一半面积作来回划线接种 ( 接种量可适当加大 ) 。②先插片后接种：用平板培养基的另一半面积进行。 
(2) 插片及培养：用无菌镊子取无菌盖破片，在已接种平板上以 45 °角斜插入培养基内，插入深度约占盖玻片 1 ／ 2 长度。同时，在另一半未经接种的部位以同样方式插人数块盖玻片，然后接种少量 5406 菌孢子至盖玻片一侧的基部，且仅接种于其中央位置约占盖玻片长度的一半左右，以免菌丝蔓延至盖玻片的另一侧。将插片平板倒置于 28 ℃ ，培养 3 — 7 天。 
[2] 搭片法 ( 图 7 — 1B) 
(1) 开槽及接种：用无菌打孔器在凝固后的平板培养基上打洞数个，并将棘孢小单孢菌孢子划线接种至洞内边缘。 
(2) 搭片及培养：在接种后的洞面上放一无菌盖玻片。平板倒置于 28 ℃ ，培养 3 — 7 天。 
图 7 － 1 放线菌的插片与搭片培养示意图（ A. 插片 B. 搭片） 
( 二 ) 玻璃纸法固体培养 5406 菌相棘孢小单孢茵 
1 ．玻璃纸灭菌 将玻璃纸剪成比培养皿直径略小的片状，将滤纸剪成培养皿大小的圆形纸片并稍润湿，然后把湿滤纸和玻璃纸交互重叠地放在培养皿中，借滤纸将玻璃纸隔开。然后进行湿热灭茵，备用。 
2. 制平板及铺玻璃纸 取冷凝后的高氏 1 号琼脂培养基，用无菌镊子将预先灭菌的块状玻璃纸平铺至平板培养基表面，铺玻璃纸时可用无菌涂布器将玻璃纸与培养基之间的气泡除去。 
3. 涂布菌液及培养 取 0.1mL 的孢子悬液涂布在铺有玻璃纸的平板培养基表面。接种平板倒置于 28 ℃ ，培养 5 — 7d 。 
六、思考题 
1. 比较细菌和放线菌的主要区别，两者最主要的鉴别特征是什么？ 

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