1.蓝细菌的本质

蓝细菌是一个种类很多和高度多样的类群，其成员在光合作用中可以释放氧气。蓝细菌中含有叶绿素a（chlorophyll a）以及辅助光合色素 — 藻胆素（phycobilin），利用水作为氢供体，在光照下同化二氧化碳，并放出氧气。尽管蓝细菌是原核生物而且是细菌域一个较大的分支，但许多海洋生物学家和分类学家仍然习惯上将其作为藻类的一个分支。蓝细菌在陆地和水环境中分布非常广泛，甚至存在于高温和高盐环境中。在海洋环境中，蓝细菌存在于浮游生物、海冰和表层沉积物中，另外也存在于无生命物体表面的微生物垫（microbialmats）以及其他藻类和动物组织中。

2.形态

蓝细菌的形态多样，有的是单细胞的，有的是由分枝的丝状体或没有分枝的丝状体组成。单细胞蓝细菌以二分裂、多分裂或通过释放称为外孢子的顶端细胞进行繁殖；丝状体通过断裂或通过释放菌丝 / 菌殖段（很小的能运动的、松散连接的细胞链）进行繁殖。叶绿素a存在于称为类囊体的光合作用双片层上，片层外表面具颗粒（即藻胆蛋白体），含藻胆蛋白色素（图1-15）。许多蓝细菌能形成起浮力作用的胞内气泡，这些气泡是由蛋白膜构成的气囊组成，使菌体能够保持在有光区。

图1-15　蓝细菌的类囊体和藻胆蛋白（引自Prescott et al，2002）(www.daowen.com)

深蓝聚球蓝细菌（Synechococcus lividus）有大量的类囊体系统，藻胆蛋白在类囊体上呈粒状排列（85000×）

蓝细菌的运动方式只有滑行运动（glidingmotility），而无鞭毛运动。滑行运动对蓝细菌在物体表面的定植非常重要，速度最高可达10μm/s，是沿细胞的长轴进行，同时还分泌多糖黏液。

3.固氮作用（nitrogen fixation）

海洋蓝细菌的主要分支中都含有能固氮的种类。固氮过程的关键酶即固氮酶，由两个蛋白组分组成，可与铁、硫和钼结合。因为固氮酶对氧非常敏感，所以固氮作用通常在没有氧气产生的晚上进行。大多数固氮菌都是厌氧菌，但蓝细菌是好氧菌。许多高效的固氮菌在菌丝内含有特化细胞即异形胞（heterocysts）。然而，一种比较常见的海洋固氮菌束毛蓝细菌属（Trichodesmium）却不含异形胞。束毛蓝细菌属在富营养和亚营养条件下可形成高密度的水华。