第十章

微生物分類(lèi)與鑒定本章內(nèi)容一、分類(lèi)單元二、命名規(guī)則三、分類(lèi)鑒定方法四、微生物的分類(lèi)系統(tǒng)

據(jù)保守估計(jì)，地球上真菌約150萬(wàn)種，細(xì)菌4萬(wàn)種，病毒130萬(wàn)種但認(rèn)識(shí)的微生物僅是估計(jì)數(shù)量的5~10%，即15萬(wàn)~20萬(wàn)種要認(rèn)識(shí)、研究和利用類(lèi)群龐大的微生物資源，必須對(duì)它們進(jìn)行分類(lèi)。分類(lèi)(classification)：根據(jù)一定的原則(表型特征相似性或系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性)對(duì)微生物進(jìn)行分群歸類(lèi)，根據(jù)相似性或相關(guān)性水平排列成系統(tǒng)，并對(duì)各個(gè)分類(lèi)群的特征進(jìn)行描述，以便查考和對(duì)未被分類(lèi)的微生物進(jìn)行鑒定。(根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的過(guò)程)分類(lèi)學(xué)的具體任務(wù)有三個(gè)：鑒定分類(lèi)、命名、命名(nomenclature)：是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個(gè)分類(lèi)群一個(gè)專(zhuān)有的名稱(chēng)。鑒定(identification或determination)：借助于現(xiàn)有的微生物分類(lèi)系統(tǒng)，通過(guò)特征測(cè)定，確定未知的、或新發(fā)現(xiàn)的、或未明確分類(lèi)地位的微生物所應(yīng)歸屬分類(lèi)群的過(guò)程。(根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)確定未知微生物分類(lèi)歸屬的過(guò)程)1.種以上的系統(tǒng)分類(lèi)單元界門(mén)綱目科屬

種（基本分類(lèi)單元）一、分類(lèi)單元七級(jí)根據(jù)CarlWoese的理論，現(xiàn)在還在界之上使用域(domain)，即：古生菌域、細(xì)菌域、真核生物域。圖10-5生命世界的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)狀圖（Olsen&Woese1993）種是生物分類(lèi)中基本的分類(lèi)單元和分類(lèi)等級(jí)。

微生物的種：指具有高度特征相似性的菌株群，這個(gè)菌株群與其他類(lèi)群的菌株有很明顯的區(qū)別。2.種（species）由于細(xì)菌分類(lèi)單元的劃分缺乏一個(gè)易于操作的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為了減少因采用不同標(biāo)準(zhǔn)界定分類(lèi)單元所造成的混亂，細(xì)菌系統(tǒng)分類(lèi)也像其他生物分類(lèi)一樣采用“模式概念”種和亞種指定模式菌株（typestrain）；

如：大量的豌豆根瘤菌(Rhizobiumleguminosarum)菌株中，只有菌株USDA2370才是模式菌株。亞屬和屬指定模式種（typespecies）；屬以上至目級(jí)分類(lèi)單元指定模式屬（typegenus）.3.種以下的分類(lèi)單元1）亞種(subspecies)和變種(variety)：種內(nèi)的不同菌株存在少數(shù)明顯而穩(wěn)定遺傳的變異特征，這種差異又不足以區(qū)分成新種時(shí)，可以細(xì)分成亞種或變種。2）型(form或type)：常指亞種以下的細(xì)分。當(dāng)同種或同亞種不同菌株之間的性狀差異，不足以分為新的亞種時(shí)，可以細(xì)分為不同的型。例如：抗原特征的差異，分為不同的血清型；對(duì)噬菌體裂解反應(yīng)的不同，分為不同的噬菌體型3）菌株(strain)：從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱(chēng)為一個(gè)菌株；用實(shí)驗(yàn)方法(如通過(guò)誘變)所獲得的某一菌株的變異型，也可以稱(chēng)為一個(gè)新的菌株，以便與原來(lái)的菌株相區(qū)別。菌株是微生物分類(lèi)和研究工作中最基礎(chǔ)的操作實(shí)體菌株與型的區(qū)別：菌株之間不存在鑒別特征的差異，命名不同的菌株無(wú)需分類(lèi)學(xué)依據(jù)；不同型的細(xì)菌之間存在鑒別特征的差異，命名或鑒定不同的型必需有分類(lèi)學(xué)依據(jù)。4）培養(yǎng)物：一定時(shí)間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)胞群或生長(zhǎng)物，如微生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物。5）群：一個(gè)物種轉(zhuǎn)變成另一個(gè)新物種，必然要經(jīng)過(guò)一系列的過(guò)度類(lèi)型，因此在兩個(gè)不同種微生物之間常出現(xiàn)一些介于兩個(gè)菌種之間的中間過(guò)度類(lèi)群。通常將這兩種微生物和介于它們之間的微生物類(lèi)群稱(chēng)為群。如大腸菌群。二、微生物的命名微生物名稱(chēng)：俗名（commonname）學(xué)名（scientificname）（1）學(xué)名國(guó)際命名法規(guī)：雙名法：屬名+種名加詞屬名在前，一般用拉丁文名詞表示，字首字母大寫(xiě)種名在后，常用拉丁文形容詞表示，全部小寫(xiě)

一般用斜體表示

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)學(xué)名排在一起時(shí)，若它們的屬名相同，則后面的屬名可縮寫(xiě)成1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)字母，在其后加一個(gè)點(diǎn)。如：Bacillus可縮寫(xiě)成“B.”或“Bac.”

若所分離的菌株只鑒定到屬而未鑒定到種，用sp.（單數(shù)）或spp.（復(fù)數(shù)）表示。如：Bacillussp.（2）在分類(lèi)學(xué)文獻(xiàn)中

學(xué)名=屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)名定名人+現(xiàn)名定名年份必要（斜體）可省略（正體）（3）三名法

有亞種或變種時(shí)，學(xué)名由“三名法”構(gòu)成

學(xué)名=屬名+種名加詞+subsp或var+亞種或變種的加詞斜體正體（可省略）斜體（不可省略）三、微生物分類(lèi)鑒定的方法菌種鑒定步驟：獲得純培養(yǎng)物測(cè)定必要的鑒定指標(biāo)查找權(quán)威性的菌種鑒定手冊(cè)分類(lèi)鑒定方法：經(jīng)典分類(lèi)鑒定法微生物遺傳型的鑒定細(xì)胞化學(xué)成分的鑒定現(xiàn)代方法數(shù)值分類(lèi)法（一）經(jīng)典分類(lèi)鑒定法形態(tài)學(xué)特征生理學(xué)特征生態(tài)學(xué)特征經(jīng)典鑒定指標(biāo)：生活史，有性生殖情況血清學(xué)反應(yīng)對(duì)噬菌體的敏感性其他形態(tài)和生理生化特征是最常用的細(xì)菌分類(lèi)、鑒定指標(biāo)

在生物學(xué)表型為指標(biāo)的傳統(tǒng)方法，正在向微量化、簡(jiǎn)便化、快速化、智能化的方向發(fā)展。目前，已有商品化的鑒定系統(tǒng)，如：

API系統(tǒng)

“Enterotube”

“Biolog”全自動(dòng)和手動(dòng)系統(tǒng)

按大量表型性狀的相似性程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、歸類(lèi)

特點(diǎn):

使用盡可能多的性狀，每個(gè)性狀同等重要。

步驟:(1)收集菌株，選擇性狀(2)性狀編碼(3)相似性計(jì)算:計(jì)算相關(guān)系數(shù)Ssm或Sj：

Ssm=（a+c）/(a+b+c)

正負(fù)反應(yīng)性狀

Sj=a/(a+b+c)

正反應(yīng)性狀

Sj>80~85%種

Sj>65%屬(4)系統(tǒng)聚類(lèi)

(5)聚類(lèi)結(jié)果的表示1.數(shù)值分類(lèi)法（統(tǒng)計(jì)分類(lèi)法）（二）現(xiàn)代分類(lèi)鑒定方法2.微生物遺傳型的鑒定特點(diǎn)：與形態(tài)及生理生化特性的比較不同，對(duì)DNA的堿基組成的比較和進(jìn)行核酸分子雜交是直接比較不同微生物之間基因組的差異，因此結(jié)果更加可信。（1）DNA堿基比例的測(cè)定

測(cè)“GC比”：(G+C)mol%=（G+C）/（A+T+G+C）×100%

分類(lèi)學(xué)上，用G+C占全部堿基的克分子百分?jǐn)?shù)來(lái)表示各類(lèi)生物的DNA堿基組成特征。

DNA堿基組成是各種生物的一個(gè)穩(wěn)定特征，即使個(gè)別基因突變，堿基組成也不會(huì)發(fā)生明顯變化。a）每個(gè)生物種都有特定的GC%范圍，因此后者可以作為分類(lèi)鑒定的指標(biāo)。細(xì)菌的GC%范圍為25-75%，變化范圍最大。b）GC%測(cè)定主要用于對(duì)表型特征難區(qū)分的細(xì)菌作出鑒定，從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系。c）

GC%的比較，主要用于分類(lèi)鑒定中的否定.

親緣關(guān)系近的生物，它們應(yīng)該具有相似的G+C含量，但具有相似G+C含量的生物，并不一定表明它們之間具有近的親緣關(guān)系。GC%使用注意事項(xiàng)：同一個(gè)種內(nèi)的不同菌株GC%含量差別應(yīng)在4～5%以下；同屬不同種的差別應(yīng)低于10～15%；GC%含量已經(jīng)作為建立新的微生物分類(lèi)單元的一項(xiàng)基本特征，它對(duì)于種、屬甚至科的分類(lèi)鑒定有重要意義。若二個(gè)在形態(tài)及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其GC%含量的差別大于5%，則肯定不是同一個(gè)種，大于15%則肯定不是同一個(gè)屬。（2）核酸的分子雜交不同生物DNA堿基排列順序的異同直接反映生物間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近，堿基排列順序差異越小，它們之間的親緣關(guān)系就越近，反之亦然。（3）rRNA序列同源性分析三種方法：rRNA-DNA雜交、rRNA寡核苷酸編目分析rRNA基因序列分析（系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)狀圖）。分析不同微生物16SrRNA或18SrRNA寡核苷酸序列的同源性程度，以確定不同生物間的親緣關(guān)系和進(jìn)化譜系。T1RNA酶水解（專(zhuān)一性水解G上3’端磷酸酯鍵）提純r(jià)RNA（32P標(biāo)記）一系列寡核苷酸片段（長(zhǎng)度不一以G為末端）雙向電泳分離，確定rRNA寡核苷酸的指紋圖譜寡核苷酸序列分析（6個(gè)核苷酸以上）編目，比較、計(jì)算和分析確定菌株間的親緣關(guān)系rRNA寡核苷酸編目分析實(shí)驗(yàn)方法：rRNA寡核苷酸編目分析的基本原理：用一種RNA酶水解rRNA后，產(chǎn)生一系列寡核苷酸片段，如果兩種或兩株微生物的親緣關(guān)系越近，則其所產(chǎn)生的寡核苷酸片段的序列也接近，反之亦然。rRNA作為進(jìn)化和系統(tǒng)分類(lèi)指征的優(yōu)點(diǎn)：a）rRNA具有重要且恒定的生理功能；b）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列區(qū)域，又有中度保守和高度變化的序列區(qū)域，因而它適用于進(jìn)化距離不同的各類(lèi)生物親緣關(guān)系的研究；c）16SrRNA分子量大小適中，便于序列分析；d）rRNA在細(xì)胞中含量大(約占細(xì)胞中RNA的90%)，也易于提取；e）16SrRNA普遍存在于原核生物中(真核生物中其同源分子是18SrRNA)。因此它可以作為測(cè)量各類(lèi)生物進(jìn)化的工具。一些生物大分子（如16SrRNA或18SrRNA），其分子序列的改變量與分子進(jìn)化的時(shí)間成正比，因此，這些生物大分子被作為分子計(jì)時(shí)器，真實(shí)記錄了各種生物的進(jìn)化過(guò)程?？赏ㄟ^(guò)比較不同類(lèi)群的生物大分子序列的改變量來(lái)確定它們彼此系統(tǒng)發(fā)育的相關(guān)性或進(jìn)化距離。分子計(jì)時(shí)器：（4）微生物全基因組序列測(cè)定第一個(gè)古菌：詹氏甲烷桿菌第一個(gè)細(xì)菌：流感嗜血桿菌第一個(gè)真菌：釀酒酵母3.細(xì)胞化學(xué)成分用作鑒定的指標(biāo)

細(xì)胞壁的化學(xué)成分全細(xì)胞水解液的糖型磷酸類(lèi)脂成分的分析枝菌酸的分析醌類(lèi)的分析脂肪酸組成和代謝產(chǎn)物分析好氧放線(xiàn)菌類(lèi)的化學(xué)分類(lèi)檢索表

《伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)

第一版（1923年）~第八版（1974年）~第九版（1994年）美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的細(xì)菌學(xué)教授伯杰(D.Bergey)主編。1957年第七版后，吸收了國(guó)際上細(xì)菌分類(lèi)學(xué)家參加編寫(xiě)，它的近代版本反映了出版年代細(xì)菌分類(lèi)學(xué)的最新成果，因而逐漸確立了在國(guó)際上對(duì)細(xì)菌進(jìn)行全面分類(lèi)的權(quán)威地位。四.分類(lèi)系統(tǒng)1.原核生物分類(lèi)系統(tǒng)1984~1989年改為《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》，簡(jiǎn)稱(chēng)《系統(tǒng)手冊(cè)》(Bergey’sManualofSystematicBacteriology)（第一版，分四卷）第二版，分五卷（根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育資料，對(duì)分類(lèi)單元進(jìn)行了相當(dāng)大的調(diào)整）第一卷：古生菌、藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌以及最早分支的細(xì)菌第二卷：變形桿菌（包括形態(tài)及生理學(xué)特征多樣的革氏陰性菌）第三卷：低G+C含量的革氏陽(yáng)性菌第四卷：高G+C含量的革氏陽(yáng)性菌第五卷：浮霉?fàn)罹?、螺旋體、絲桿菌、擬桿菌和衣原體等伯杰氏手冊(cè)是目前進(jìn)行細(xì)菌分類(lèi)、鑒定的最重要依據(jù)，其特點(diǎn)是描述非常詳細(xì)，包括對(duì)細(xì)菌各個(gè)屬種的特征及進(jìn)行鑒定所需做的實(shí)驗(yàn)的具體方法。2.菌物分類(lèi)系統(tǒng)Ainsworth菌物系統(tǒng)（Ainsworth’ssystemoffungi）

第七版(1983年)第八版(1995年)影響力較大本章重點(diǎn)1.分類(lèi)單元（七級(jí)）

種是基本的分類(lèi)單位2.命名1）學(xué)名的國(guó)際命名法則——雙名法2）常見(jiàn)微生物的學(xué)名3.分類(lèi)鑒定的方法和指標(biāo)4.分類(lèi)系統(tǒng)思考題Woese將生物分成“Bacteria、Archaea和Eukarya”三域系統(tǒng)的主要實(shí)驗(yàn)根據(jù)是什么？目前主要有哪些分子遺傳學(xué)方法用于微生物分類(lèi)？名詞：分子計(jì)時(shí)器，模式菌株1、字體安裝與設(shè)置如果您對(duì)PPT模板中的字體風(fēng)格不滿(mǎn)意，可進(jìn)行批量替換，一次性更改各頁(yè)面字體。在“開(kāi)始”選項(xiàng)卡中