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  灰藻的質體也稱為藍小體(cyanelles)或灰質體(cyanoplasts),與其他植物的質體不同,灰藻的質體被肽聚糖包被,證明其曾與藍藻內共生,從而獲得質體。灰藻含有葉綠素a,與紅藻和藍藻一樣通過藻膽體(Phycobilisome)接收光合作用所需要的陽光,這一結構中含有大量綠色植物已喪失的藻膽蛋白。灰藻的另一項特色是其碳固定過程在細胞質基質中進行,同樣與紅藻類似而與綠色植物的不同。  灰藻含有線粒體,其具有平滑的嵴,以沒有中心粒的方式行有絲分裂。能運動的狀態下的灰藻具有不等長的兩根鞭毛。

  

  灰藻的近緣類群有紅藻、皮膽蟲、綠色植物和隱藻,這些類群間的系統發育關係尚不明晰,不同研究組的研究結果多有不同。

  根據目前的研究,灰藻的內部系統發育關係如下。

  灰藻在歷史上曾被視為綠藻綱綠球藻目Oocystaceae科的一個子類群,但目前被視為與綠藻獨立的植物類群。  目前已有13種灰藻被發現,但沒有一種是廣佈種,其被置於五個屬中,其分類表如下:
灰藻(Glaucophyta,Glaucophytes,Glaucocystophytes或Glaucocystids),也叫灰胞藻,是原始色素體生物的一支,是一類稀見的小型淡水藻類,具有獨特的灰質體。灰藻的近緣類群有紅藻、皮膽蟲、綠色植物和隱藻,這些類群間的系統發育關係尚不明晰,有待進一步研究。