放線菌的菌落由菌絲體組成。所謂菌絲體，是由菌絲相互纏繞而形成的形態結構，菌落特征介於細菌和黴菌之間。因為其氣生菌絲較細，生長緩慢，菌絲分枝並相互交錯纏繞，所以形成的菌落質地硬而且致密，菌落較小而不廣泛延伸。菌落表麵呈緊密的絨狀或堅實、幹燥、多皺。
大部分放線菌具基內菌絲、氣生菌絲和孢子絲，基內菌絲伸入基質，菌落緊貼培養基表麵，接種針難以挑起，若用接種鏟可將整個菌落挑起。另一類放線菌不產生大量菌絲，如諾卡菌，其黏著力不亢，結構如粉質。用針挑則粉碎。
幼齡菌落中氣生菌絲尚未分化成孢子絲，則其菌落表麵與細菌難以區分。當孢子絲形成大量孢子並布滿菌落表麵後，就呈現表麵絮狀、粉末狀、顆粒狀的典型放線菌菌落。由於菌絲和孢子常具色素，使菌落正麵、背麵呈不同色澤。水溶性色素可擴散，脂溶性色素則不擴散。用放大鏡觀察，可見菌落周圍具放射狀菌絲。
總之，放線菌菌落與細菌不同之處是它幹燥，不透明，表麵緊密絲絨狀，上麵有一層色澤鮮豔的幹粉。菌落與培養基緊密，難挑起。菌落正反麵顏色常不同。
若將放線菌接種於液體培養基內靜置培養，能在瓶壁液麵處形成斑狀或膜狀菌落，或沉降於瓶底而不會使培養基渾濁；如采用振蕩培養，常形成由短的菌絲體所構成的球形顆粒。
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