由红系祖细胞经原始红细胞不断分化、增殖和成熟的细胞系列（图8-1），称为红系或红细胞系（erythronerythroid lineage）。红系细胞可分为三个阶段：祖细胞、有核细胞和（成熟）红细胞。红系祖细胞（erythroid progenitors）为功能性定义，为比原始红细胞早的前体细胞，形态学上的原始红细胞中可能包含了这一祖细胞。迄今认识的红系祖细胞至少有两种：红系早期祖细胞（burst erythroid forming unit, BFU-E）和红系晚期祖细胞（erythroid colony-forming units, CFU-E）。在体外培养，BFU-E显示大的爆式集落，含有数百个细胞，而CFU-E为小集落。

有核红细胞在发育过程中，原始红细胞、早幼红细胞和中幼红细胞都有分裂增殖功能。从原始红细胞开始，经过4～5次分裂可以生成16个或16个以上的红细胞（图8-2），这是骨髓有核细胞分类计数中，评判红系细胞生成是否存在成熟不佳或无效生成的大致的基值。

有核红细胞（幼红细胞，红系前体细胞）最早由Ehrlich分类为两个主要类型：病理性有核红细胞和正常有核红细胞。前者取名巨幼变有核红细胞（megaloblasts），见于巨幼细胞性贫血（megaloblastic anemia, MA）和早期胚胎性造血的血液；后者见于形态正常的幼红细胞，取名正常有核红细胞（normoblasts）。后来，以区分Wright-Giemsa染色不同阶段的形态特征，分别称为原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞和晚幼红细胞。主要有Normoblastic、Rubriblastic和Erythroblastic 3种不同的命名系统，美国以第一种常用，欧洲常用第三种，中间一种都较常用（表8-1），与粒细胞的命名平行。

从幼稚到成熟，红系细胞最显著的形态变化是细胞大小和胞质染色性变化。最大的细胞是原始红细胞，随着细胞逐渐成熟，胞体和胞核逐渐收缩变小，而胞质的染色性，则由核糖核酸（ribonucleic acid, RNA）丰富的强嗜碱性（原始红细胞），逐渐随血红蛋白合成增加变成浅红色（血红蛋白着色）。幼红细胞的核形基本维持圆形状态（图8-1）。通常，红系细胞阶段的划分依据于胞核的收缩程度，但因胞质染色性变化非常显著，在一般情况下也作为评估细胞成熟的形态指标。

红细胞造血中，最重要的体液调控因子是红细胞生成素（erythropoietin, EPO）。BFU-E上有较少（20～50个）红细胞生成素受体（erythropoietin receptor, EPOR），故对EPO反应较弱。在CFU-E和原始红细胞上数量增加（接近1 000个），并在之后的红系细胞中出现下降。在正常情况下，EPO作用于造血的含量稳定；当EPO含量增高时，促使红系祖细胞进入细胞周期、加快增殖并减少凋亡（见第五章），造血亢进；EPO减少时，红系祖细胞不能有效进入增殖和分化，细胞凋亡增加，红细胞生成减少。与EPOR相应的是细胞膜上运铁蛋白受体（CD71）数量的锐增。这一特性变化反映了幼红细胞合成血红素时铁的需求增加，红系细胞在成熟过程中表达许多相应的特征性抗原，就造血和红系增殖性肿瘤而言，EPOR和血型糖蛋白A（glycoprotein A, GPA）与血型糖蛋白C（GPC）及E-cad最为重要。细胞膜上EPOR的多寡影响造血，GPA和GPC及E-cad在鉴定可疑红系肿瘤性疾病中提供免疫表型的证据。如GPA阳性有核红细胞异常表达铁蛋白H、CD71和CD105，可以预测形态学上的病态造血，敏感性达98%。