1.4.1. Phân chia tế bào
Tất cả tảo silic đều sinh sản bằng cách phân chia tế bào giống như các tế bào thực vật nói chung. Trước hết, tế bào dài ra theo hướng trục cao, hạch, thể sắc tố và chất nguyên sinh phân đôi. Sau đó bên trong tế bào mẹ giữa hai hạch mới hình thành hai vỏ dưới, xuất hiện mặt vỏ và tiếp đến hình thành đai nối (Trương Ngọc An, 1993).
Hình 1.2: Cấu trúc vỏ tể bào tảo silic (A) (Jena, 2008) và cấu trúc tế bào tảo silic
Mastogloia grevillei (B) (Lee, 2008).
L, đai nối; CH, lục lạp; LT, ống nhỏ; E, hốc kéo dài của vách; P, pyrenoid
A B Mặt vỏ Vòng vỏ (mũi tên) Mặt vỏ Vỏ trên Vỏ dưới Giọt dầu Đai xen kẽ của vỏ dưới Vòng vỏ Đai xen kẽ của vỏ trên Rãnh P
Sinh sản bằng cách phân đôi sẽ dần dần làm giảm kích thước của tế bào, vì sau một lần phân chia, mỗi tế bào con được thừa hưởng một nắp vỏ của tế bào mẹ, nắp vỏ sinh sau sẽ là nắp vỏ dưới (hình 1.3) (Trương Ngọc An, 1993).
1.4.2. Bào tử nghỉ (Resting spore) và tế bào nghỉ (Resting cell)
Bào tử nghỉ được sinh ra trong tế bào mẹ, thường xuất hiện sau khi tế bào phân chia. Vỏ của bào tử nghỉ rất dày, gồm vỏ trên và vỏ dưới, tạo thành một hộp hình cầu hoặc hơi dẹt, trên mặt vỏ có gai hoặc trơn nhẵn. Sau khi bào tử nghỉ đã hình thành hoàn chỉnh, vỏ tế bào mẹ bị phá vỡ, bào tử thoát ra ngoài, chìm xuống đáy, khi điều kiện môi trường trở nên thích hợp sẽ phát triển thành tế bào mới (Trương Ngọc An, 1993). Sự hình thành bào tử nghỉ chủ yếu xảy ra ở tảo silic trung tâm như chi Chaetoceros và Melosira, hiếm khi xảy ra ở tảo silic lông chim trừ Achnanthes taeniata và Fragilariopsis oceanic (Lee, 2008).
Có 3 kiểu bào tử nghỉ khác nhau:
Bào tử nghỉ ngoại sinh: bào tử nghỉ trưởng thành không có liên hệ với các tế bào mẹ.
Hình 1.3: Các hình thức sinh sản ở tảo silic
(http://academic.kellogg.edu/herbrandsonc/bio111/algae.htm; Huỳnh Thị Ngọc Như, 2010).
Bào tử nghỉ bán nội sinh: nắp dưới của bào tử được bao bọc trong một cái vỏ của tế bào mẹ.
Bào tử nghỉ nội sinh: toàn bộ bào tửđược bao bọc trong vỏ của tế bào mẹ. Bào tử nghỉ nảy mầm theo hai cách: bào tử có một đai nảy mầm để hình thành 2 tế bào sinh dưỡng mới mà vỏ của bào tử nghỉ đóng vai trò là vỏ ngoài (Thalassiosira), bào tử thiếu đai sẽ lột các nắp bào tử trong quá trình hình thành tế bào sinh dưỡng (Bacteriastrum và Chaetoceros) (hình 1.4) (Lee, 2008).
Tế bào nghỉ có hình thái giống như tế bào sinh dưỡng và không hình thành lớp bảo vệ vì thế khác với bào tử nghỉ. Sự hình thành tế bào nghỉ, đầu tiên liên quan đến hoạt tính tự hủy, với sự bẻ gãy những cấu trúc đang tồn tại. Các không bào lớn giảm kích thước và nhiều không bào nhỏ phát triển; ty thể trở nên ít hơn; các thể lipid lớn được hình thành. Tế bào nghỉ chứa diệp lục tố nhiều bằng tế bào sinh dưỡng và toàn bộ tế bào trông như một tập hợp các cơ quan tử bị suy kiệt chuẩn bị phục hồi lại sự biến dưỡng và tăng trưởng khi điều kiện thích hợp trở lại (hình 1.4) (Lee, 2008).
Tế bào sinh dưỡng
Tế bào nghỉ
Bào tử nghỉ ngoại sinh
Bào tử nghỉ bán nội sinh
Bào tử nghỉ nội sinh
Hình 1.4: Sự hình thành tế bào sinh dưỡng, tế bào nghỉ và bào tử nghỉ từ tế bào sinh dưỡng của Thalassiosira nordenskioeldii (Tomas et al., 1996).
1.4.3. Bào tử khôi phục cỡ lớn (Auxospore)
Bào tử khôi phục cỡ lớn chủ yếu được hình thành ở những tế bào mẹ có kích thước đã nhỏ lại (Trương Ngọc An, 1993). Sự hình thành bào tử khôi phục cỡ lớn là một cơ chế thứ hai (ngoài bào tử nghỉ) để khôi phục lại kích thước ban đầu của tế bào, bào tử khôi phục cỡ lớn được hình thành bởi sự dung hợp của hai giao tử (Lee, 2008). Có hai dạng: dạng vô tính và hữu tính:
Dạng vô tính là hình thức đơn giản, trước hết tế bào dài ra theo chiều cao, sau đó chỗđai nối nứt ra, các chất trong tế bào tập trung lại phồng to lên thành hình cầu và hình thành vỏ của tế bào mới như ở Melosira và Chaetoceros (Trương Ngọc An, 1993).
Dạng hữu tính là quá trình tiếp hợp như ở chi tảo hình thuyền Navicula
…(Trương Ngọc An, 1993). Sinh sản hữu tính gắn liền với sự tái tổ hợp di truyền, tuy nhiên, ở tảo silic còn liên quan đến sự khôi phục kích thước tế bào (Werner, 1977). Tế bào mẹ tiến hành phân chia thành hai tế bào con, từ hai đầu của tế bao con tiết ra chất keo dính lại với nhau, nội chất trong mỗi tế bào tiến hành phân chia và mỗi phần của hai tế bào tiếp hợp với nhau để thành hai bào tử, sau đó tạo vỏ để hình thành hai tế bào mới (Trương Ngọc An, 1993).
1.4.4. Bào tử nhỏ (Microspore)
Rất nhiều loài thuộc bộ tảo silic trung tâm có hình thức sinh sản bằng bào tử nhỏ, ở bộ tảo silic lông chim ít hơn. Trong tế bào hạch phân chia nhiều lần, vỏ tế bào mẹ vẫn giữ nguyên, tạo thành nhiều bào tử nhỏ có dạng gần giống hình cầu có hoặc không có tiêm mao. Số lượng bào tử nhỏ trong tế bào mẹ là số lũy thừa của 2 (Trương Ngọc An, 1993).