放线菌主要通过无性孢子及菌丝片段进行繁殖。电子显微技术和超薄切片研究表明，放线菌通过产生横隔膜的方式使孢子丝分裂成为一串分生孢子。孢子在适宜环境中吸收水分，膨胀萌发，长出1～4根芽管，形成新的菌丝体（图1-30）。少数放线菌首先在菌丝上形成孢子囊，在孢子囊内形成孢囊孢子。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。孢子囊成熟后，释放出大量孢囊孢子。孢囊孢子可萌发形成菌丝体。
较低等的放线菌如放线菌属（Actinomyces）、分枝杆菌属（Mycobacterium）只形成短小分枝或基内菌丝并通过细胞分裂或菌丝断裂来繁殖。放线菌的菌丝片段可形成新的菌丝体。在液体振荡培养或工业发酵时很少形成分生孢子，液体发酵就是利用这一方式进行增殖的。
图1-29 放线菌孢子丝的类型
放线菌菌落周围具放射状菌丝，背面呈放射状同心圆。放线菌菌落因种类不同可分为两类。一类是由产生大量分枝的气生菌丝的菌种所形成的菌落，以链霉菌的菌落为代表。链霉菌菌丝较细，生长缓慢，菌丝分枝互相交错缠绕，因而形成的菌落质地致密，表面呈紧密的绒状或坚实、干燥、多皱，菌落较小而不致广泛延伸；营养菌丝长在培养基内，所以菌落与培养基结合较紧，不易挑起或整个菌落被挑起而不致破碎。幼龄菌落因气生菌丝尚未分化成孢子丝，故菌落表面与细菌菌落相似而不易区分。当形成大量孢子布满菌落表面时，就形成外观为绒状、粉末状或颗粒状典型的放线菌菌落；有些种类的孢子含有色素，如与基内菌丝的颜色不同，则使菌落表面与背面呈现不同颜色。另一类菌落由不产生大量菌丝体的种类形成，如诺卡氏菌的菌落，因其一般只有基内菌丝，结构松散，黏着力差，结构呈粉质状，用针挑起则易粉碎。放线菌菌落常具土腥味。
图1-30 链霉菌的生活史简图
1.孢子萌发 2.基内菌丝体3.气生菌丝体 4.孢子丝5.孢子丝分化为孢子
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