Sắc lạp (chromoplast) của tảo có cấu tạo như ở thực vật, gồm hai lớp màng bao bọc, bên trong có chất nền (stroma) cùng với hệ thống các túi dẹt gọi lầ thylakoid.. Các thylakoid xếp chồ[r]
(1)Vi tảo (Microalgae)
Vietsciences- Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Hồi Hà 16/07/2006 Chương trình Vi sinh vật học
Vi tảo (Microalgae) tất tảo (Algae) có kích thước hiển vi Muốn quan sát chúng phải sử dụng tới kính hiển vi.Trong số khoảng 50 000 lồi tảo giới vi tảo chiếm đến khoảng 2/3
Năm 1969 R.H Whitake đưa hệ thống phân loại giới, toàn Tảo xếp giới Nguyên sinh Sau đề xuất việc phân chia sinh giới thành lĩnh giới (domain) Carl R Woese đề xuất hệ thống phân loại giới ( Vi khuẩn, Cổ khuẩn, Nguyên sinh, Nấm, Thực vật, Động vật) tồn Tảo xếp giới Nguyên sinh
Gần , theo P.H Raven G.B Johnson (2002) cịn có hệ thống phân loại chia lĩnh giới Sinh vật nhân thật (Eukarya hay Eukaryotic Kingdoms) thành giới, gồm có:
-Giới Archezoa: gồm Nguyên sinh chưa có ty thể, bao gồm Pelomyxa, Giardia.
-Giới Protozoa (Động vật nguyên sinh): bao gồm 14 ngành Nguyên sinh- có Hypermastigotes, Euglenoides, Slime molds (Nấm nhầy),
Choanoflagellates, Dinoglagellates, Ciliates, Apicomplexans, Rhizopods, Heliozoans, Foraminiferans, Radiolarians
-Giới Chromista: gồm 10 ngành Nguyên sinh, có Tảo nâu (Phaeophyta) Tảo silic (Diatoms )
-Giới Fungi (Nấm): Bao gồm nấm ngành Nguyên sinh sống hoại sinh ngành Chytridiomycota
-Giới Plantae (Thực vật) : bao gồm Thực vật ngành Nguyên sinh (nhiều Tảo lục Volvox, Ulva, Spirogyra Tảo đỏ (Rhodophyta)
-Giới Animalia (Động vật)
Như chứng tỏ việc gộp nhiều nhóm sinh vật khác xa vào giới Nguyên sinh chưa hợp lý
Có nhiều hệ thống phân loại tảo khác Chúng giới thiệu hệ thống ngành Tảo (bao gồm Vi khuẩn lam- Cyanophyta) lớp , chủ yếu theo Peter Pancik ( http://www.thallobionta.czm.sk ) sau:
Cyanophyta - Vi khuẩn lam 1.1 Chroococcales
(2)Prochlorophyta - Ngành Tảo tiền lục Rhodophyta- Ngành Tảo đỏ
Bangiophycidae Florideophycidae
Heterokontophyta- Ngành Tảo lông roi lệch Chrysophyceae- Tảo vàng ánh
1.1 Chrysomonadales 1.2 Rhizochrysidales 1.3 Chrysocapsales 1.4 Chrysosphaerales 1.5 Phaeothamniales
Xantophyceae- Tảo vàng lục 2.1 Heterochloridales 2.2 Rhizochloridales 2.3 Heterogloeales 2.4 Mischococcales 2.5 Heterotrichales 2.6 Botrydiales
Bacillariophyceae- Tảo silic 3.1 Coscinodiscales
3.2 Naviculales
Phaeophyceae- Tảo nâu 4.1 Isogeneratae
4.2 Heterogeneratae 4.3 Cyclosporae Raphidophyceae
Haptophyta- Ngành Tảo lông roi bám Eustigmatophyta- Ngành Tảo hạt Cryptophyta- Ngành Tảo hai lông roi Dinophyta- Ngành Tảo hai rãnh Euglenophyta- Tảo mắt
Chlorophyta- Ngành Tảo lục Prasinophyceae
Chlorophyceae- Lớp tảo lục 2.1 Volvocales 2.2 Tetrasporales 2.3 Chlorococcales 2.4 Ulotrichales 2.5 Bryopsidales 2.6 Siphonocladales
Conjugatophyceae- Lớp Tảo tiếp hợp 3.1 Zygnematales
3.2 Mesotaeniales 3.3 Desmidiales
Charophyceae- Lớp Tảo vòng
Vi tảo chủ yếu thuộc chi ngành sau đây:
1-Ngành Tảo lục (Chlorophyta):
(3)2- Ngành Tảo lông roi lệch (Heterokontophyta)
Các chi Melosira, Asterionella, Cymatopleurra, Somphonema, Fragilaria, Stephanodiscus, Navicula, Malomonas, Dinobryon, Peridinium, Isochrysis, Chaetoceros, Phaeodactylum, Skeletonema, Nitzschia
3- Ngành Tảo mắt (Euglenophyta):
Các chi Phacus, Trachelomonas, Ceratium 4- Ngành Tảo đỏ (Rhodophyta):
Các chi Porphyridium, Rhodella
Vai trò vi tảo tự nhiên đời sống nhân loại:
Tảo nói chung vi tảo nói riêng có vai trị quang trọng tự nhiên đời sống nhân loại Chúng ta biết đại dương chiếm 71% diện tích bề mặt Trái đất Một số tác giả Hoa Kỳ cho hàng nămg tảo tổng hợp đại dương 70-280 tỷ chất hữu Trong thủy vực nước tảo cung cấp ôxy hầu hết thức ăn sơ cấp cho cá động vật thủy sinh khác Tảo góp phần bảo vệ môi trường nuôi thủy sản cách tiêu thụ bớt lượng muối khoáng dư thừa Canh tác biển nhằm trồng thu hoạch tảo sinh khối lớn có hàm lượng dinh dưỡng cao Nhiều tảo biển khai thác để sản xuất thạch (agar), alginate, sản phẩm giàu iod Nhiều tảo đơn bào nuôi trồng công nghiệp để tạo nguồn thức ăn cho ngành nuôi tôm hay thuốc bổ trợ giàu protein , vitamin vi khoáng dùng cho người Một số vi tảo dùng để sản xuất carotenoid, astaxanthin, acid béo khơng bão hịa Tảo silic tạo mỏ diatomid, loại nguyên liệu xốp, nhẹ, mịn dùng nhiều ngành công nghiệp
Tảo phân bố rộng rãi khắp nơi, từ đỉnh núi cao đến đáy biển sâu Những tảo sống lớp nước phía gọi Tảo phù du
(Phytoplankton) tảo sống bám đáy thủy vực, bám vật sống hay thành tàu thuyền gọi Tảo đáy (Phytobentos)
Dạng tảo cộng sinh với nấm thành Địa y dạng phân bố rộng rãi nhiều loài khai thác dùng làm dược phẩm, nước hoa, phẩm nhuộm mục đích kinh tế khác (hiện biết tới 20 000 loài Địa y thuộc 400 chi khác nhau)
Hình thái cấu tạo tế bào Tảo:
Tảo có hình thái thể đa dạng Có thể chia thành kiểu hình thái sau:
1) Kiểu Monad: Tảo đơn bào, sống đơn độc hay thành tập đồn, chuyển động nhờ lơng roi
(4)tế bào tập đồn khơng có liên hệ phụ thuộc
3) Kiểu Hạt: Tảo đơn bào , khơng có lơng roi, sống đơn độc
4) Kiểu Tập đoàn: Các tế bào sống thành tập đồn tế bào có liên hệ với nhờ tiếp xúc trực tiếp hay thông qua sợi sinh chất
5) Kiểu Sợi: Cấu tạo thành tản (thallus) đa bào tế bào phân đơi theo mặt phẳng ngang, sợi có phân nhánh không
6) Kiểu Bản: Tản đa bào hình tế bào sinh trưởng đỉnh hay gốc phân đôi theo mặtphẳng ngang lẫn dọc Bản cấu tạo hay nhiều lớp tế bào
7) Kiểu Ống: Tản ống chứa nhiều nhân, có dạng sợiphân nhánh hay dạng có thân , rễ giả (rhizoid) tế bào thơng với phân chia khơng hình thành vách ngăn
8) Kiểu Cây: Tản dạng sợi hay dạng phân nhánh, có dạng thân- lá- rễ giả Thường mang quan sinh sản có mức độ phân hóa cao
Tế bào tảo có nhiều đặc điểm chung sinh vật có nhân thật (Eukarya)
Thành tế bào tảo cấu tạo polysaccharide Thành tế bào gồm sợi cellulose liên kết thành xương (skeleton) nhằm bảo vệ trì hình dạng ổn định cho tế bào Một số tảo có mannan hay xylan thay cho cellulose Ngồi cịn có phần vơ định hình tạo nên chất thành tế bào Bên thành tế bào số tảo có màng keo chứa polysaccharide có giá trị thực tiễn alginate, fucoidine, agar, carragenan, porphyrane, furcelleran, funoran Nhiều tảo đơn bào thành tế bào chất nguyên sinh đậm đặc hay chu chất
(periplast) Thành tế bào tảo silic cấu tạo bới chất silic Một số tảo có lớp muối oxyd sắt calcium carbonat bên thành tế bào
(5)amyloplast Chúng làm nhiệm vụ tích lũy chất dự trữ Ty thể tảo tương tự ty thể sinh vật khác Đó bào quan có hai lớp màng bao bọc, màng ngồi trơn nhẵn cịn màng ăn sâu vào phía chất tạo thành mào (crista) mang nhiều loại enzim hơ hấp Chất ty thể có chứa ADN ribosơm Tế bào tảo Golgi (Golgi body) tế bào nhiều sinh vật khác Đó túi dẹp xếp song song với có hình vịng cung, phía lồi gọi mặt transcịn phía lõm gọi mặt cis.Thể Golgi tảo làm nhiệm vụ tổng hợp tiết polysaccharide Tế bào chất
(cytoplasm) tảo có chứa ribosom 80S giọt lipid Một số tảo di động có nhóm hạt lipid màu vàng cam cấu tạo nên điểm mắt (stigma) Chất dự trữ tế bào thuộc nhiều dạng khác nhau: tinh bột tảo lục, floridean Tảo đỏ, laminarian Tảo nâu, leucosin Tảo roi Prymnesiophyta, fructosan Tảo lục Acetabularia Ngồi cịn có chất dự trữ phân tử thấp đường, glycoside, polyol Tảo có khơng bào co rút (contractile vacuoles) giúp cho việc trì nước tế bào laọi bỏ chất thải khỏi tế bào
Nhân tế bào tảo không khác so với tế bào nhân thực khác hầu hết nhân đơn bội Tảo silic pha bào tử thể Tảo nâu, Tảo lục số Tảo đỏ có nhân lưỡng bội Nhân có màng kếp bao bọc, nhân có ADN
Tảo đơn bào thuộc Tảo lục (Chlorophyta):
Tảo lục đơn bào có chứa chlorophyl a b, xanthophyll Hình thái khác nhau, có loại đơn bào, có loại thành nhóm (định hình hay phi định hình), có loại dạng sợi, có loại dạng màng, có loại dạng ống Phần lớn có màu lục cỏ Sắc lạp (chromoplast) có hình phiến, hình dải, hình lưới, hình trụ, hình cốc, hình Thường có 2-6 thylakoid xếp chồng lên Phần lớn có hay nhiều pyrenoid nằm sắc lạp Nhiệm vụ chủ yếu pyranoid tổng hợp tinh bột Trên sắc lạp lục tảo đơn bào hay tế bào sinh sản di động thường có điểm mắt (stigma hay redeyespot) màu đỏ Phần lớn tế bào di động lục tảo có sợi lơng roi (tiên mao) dài trơn nhẵn (gọi Isokontan) Một số loại lơng roi ráp có lơng nhỏ mặt Có loại bề mặt lơng roi có hay vài tầng vẩy nhỏ (scale) Lơng roi tế bào di động tảo lục thường có sợi, số có sợi, sợi hay nhiều Cũng có có sợi lơng roi Phần lớn tế bào tảo lục có nhân Một số có nhiều nhân (coenocytic).Thành tế bào tảo lục chủ yếu chứa cellulose, số chứa xylan mannan
Tảo lục có loại phương thức sinh sản :
- Sinh sản sinh dưỡng: phân cắt tế bào, phân cắt đoạn tảo
- Sinh sản vơ tính: hình thành loại bào tử vơ tính, Bào tử tĩnh (Aplanospore), Bào tử động (Zoospore), Bào tử tự thân (Autosporre), Bào tử màng dầy (Akinet)
(6)nỗn giao (gamy)
Theo tài liệu phân loại H.C.Bold , M.J Wynne (Introduction to Algae, Prentice Hall Inc., 1985) ngành Tảo lục (Chlorophyta) gồm lớp Chlorophyceae, có 16
Tiến hóa ngành Tảo lục theo Prescott (1968) trình bày sau:
Vi tảo thường thuộc Volvocales Chlorococcales:
Bộ Volvocales gồm vi tảo có lơng roi , đơn bào hay thành nhóm , có dạng phân cắt bắc cầu (desmoschisis)
Bộ Chlorococcales gồm vi tảo tiên mao, đơn bào hay thành nhóm , có dạng phân cắt tách rời (eleutheroschisis)
(7)
màu Sắc lạp có hay vài pyrenoid Thường có điểm mắt phía phần tế bào, số có điểm mắt hay cuối tế bào Tế bào dinh dưỡng có nhân đơn bội
Khi sinh sản vơ tính tế bào lơng roi, nguyên sinh chất tế bào bắt đầu phân cắt tạo 2,4,8,19 tế bào Trong điều kiện môi trường bất lợi lơng roi hay co lại, đình di động tế bào tiết tầng keo sau phân cắt liên tiếp tạo quần thể keo, đa bào, vơ định hình, giai đoạn quần thể keo (palmella stage) Khi mơi trường thích hợp trở lại mọc lơng roi, chuyển sang giai đoạn di động Các lồi ngun thủy tế bào sinh quần thể Ở lồi phân hóa thành tế bào dinh dưỡng tế bào sinh sản có tế bào sinh sản sinh quần thể
Khi sinh sản hữu tính có loại đẳng giao, dị giao hay noãn giao Sau giao tử kết hợp hình thành hợp tử Hợp tử nảy mầm sinh tế bào hay quần thể
Sinh sản hữu tính vi tảo Chlamydomonas
Trong Volvales có thảy họ, vi tảo Đáng ý chi Dunaliella, Tetraselmis, Haematococcus, Chlamydomonas
Tảo thuộc Chlorococcales là tảo lục đơn bào hay quần thể không di động Tế bào có hình cầu, hình thoi, hình đa giác Sắc lạp có hay nhiều, hình chén, hình phiến,đĩa hay hình lưới Có 1, nhiều hay khơng có
(8)Dưới hình vẽ số đại diện vi tảo Tảo lục (theo http://www.thallobionta.szm.sk ):
1 Dunaliella salina, Chlamydomonas debaryana, Chloromonas tatrae, Chlorogonium elongatum,5 Phacotus lenticularis, Polytoma uvella, Carteria turfosa, Haematococcus pluvialis, Coccomonas orbicularis
(9)3 Tetraspora lemmermannii
1 Ankyra ancora, Hydrodictyon reticulatum , Trebouxia arboricola, Characium acuminatum, Chlorococcus multinucleatum,
Pediastrum boryanum
1 Monoraphidium griffithii, Ankistrodesmus falcatus, Kirchneriella lunaris, Siderocelis ornata,
5 Lagerheimia wratislawiensis, Oocystis solitaria
(10)quadricauda
1 Ulothrix zonata, Raphidonema nivale, Enteromorpha intestinalis, Pleurococcus vulgaris, Stichococcus bacillaris, Ulva lactuca
1 Draparnaldia glomerata, Fritschiella tuberosa, Coleochaete divergens, Trentepohlia
1 Oedogonium pringsheimii, Bulbochaete elatior
(11)(12)Những ảnh chụp chi tiết thấy hình sau :
(13)Gonium Volvox
Eremosphaera Oedogonium
Kircheneriella Tetraselmis Chlorella
(14)Scenedesmus Dunaliella
Coelastrum Haematococcus
(15)
Staurastrum Ulothrix
Spirogyra Stigeoclonium
Closterium Codium Chlorococcum
(16)
Pyrobotrys
Sinh sản hữu tính dị phối Caulerpa
(17)
Collodiction Pteromonas
(18)
Spondylomorum Polytoma
Pandorina
Eudorina Pleodorina Lobomonas
(19)Carteria Sphaerellopsis
Chlorobrachys
Spermatozopsis Platymonas
Dysmorphococcus Coccomonas
(20)Phacotus Pedinomonas
Pyramidomonas Golenkinia Chodatella
Schroederia Tetraedron
(21)
Ankistrodesmus
(22)Selenastr um
Dictyosphaerium Actinastrumm Crucigenia
(23)
Coelastrum
(24)Elakatothrix
Sphaerocystis Acanthosphaera Polyedriopsis
Treubaria Echinosphaerella Trochiscia
(25)Sorastrum
Errerella Tetrastrum Chaetophora
Sirogonium Triploceras Xanthidium
(26)
Scotiella Tetradesmus Gloeotaenium
© http://vietsciences org
Chương trình Vi sinh vật học http://www.thallobionta.czm.sk Cyanophyta Chroococcales Oscillatoriales Prochlorophyta Rhodophyta Bangiophycidae Florideophycidae Heterokontophyta- Chrysophyceae- Chrysomonadales Rhizochrysidales Chrysocapsales Chrysosphaerales Phaeothamniales Xantophyceae- Heterochloridales Rhizochloridales Heterogloeales Mischococcales Heterotrichales Botrydiales Bacillariophyceae- Coscinodiscales Naviculales Phaeophyceae- Isogeneratae Heterogeneratae Cyclosporae Raphidophyceae Haptophyta Eustigmatophyta- Cryptophyta- Dinophyta- Euglenophyta- Chlorophyta Prasinophyceae Chlorophyceae- Volvocales Tetrasporales Chlorococcales Ulotrichales Bryopsidales Siphonocladales Conjugatophyceae- Zygnematales Mesotaeniales Desmidiales Charophyceae- http://www.thallobionta.szm.sk http://botanika.biologija.org