微生物分类年

微生物分类年第1页/共56页2第一节通用分类单元第二节微生物在自然界的地位第三节各大类微生物的分类系统纲要第四节微生物分类鉴定的方法第2页/共56页3第一节通用分类单元分类是认识客观事物的一种基本方法。我们要认识、研究和利用各种微生物资源也必须对他们进行分类。分类学内容涉及三个相互依存又有区别的组成部分：分类、命名和鉴定。

第3页/共56页4分类（classification）是根据一定的原则（表型特征相似性或系统发育相关性）对微生物进行分群归类，根据相似性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征进行描述，以便考察和对未被分类的微生物进行鉴定；命名（nomenclature）是根据命名法规，给每一个分类群一个专有的名称；鉴定（identification或determination）则是指借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定未知的、新发现的或未明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。第4页/共56页5一.分类单元及其等级

界Kingdom

门Phylum——亚门纲Class——亚纲目Order——亚目科Family——亚科属Genus

种Species第5页/共56页6

二、微生物的命名规则：命名按照《国际细菌命名法规》，一般采用林奈氏双名法。学名=

属名+种名+（首次命名人）+现在命名人+现名命名时间

排斜体字排正体字（一般省略）第6页/共56页7如：大肠杆菌:Escherichiacoli(Migula)Castellani&Chalmers1919属名:

名词,大写首字母,一般描绘主要形态或生理特征。种名:形容词,小写,代表一个种次要特征。未确定种名或不指特定的种时，可在属名后加sp.（表示单数）或SPP.（表示双数）表示。

如Aspergillusniger

曲霉黑色的黑曲霉

第7页/共56页8其他

:某属中一个种或几个种时，属后加sp.或SPP.

Micrococcussp.(spp.)一种或一批小单孢菌

当微生物是一个亚种或变种时，应按三名法命名既：学名=属名+种名+（subsp或var）+亚种（变种）名称

排斜体

排正体（可省略）排斜体（不可省略）如：椭圆酿酒酵母

Saccharomycescerevisiae

（subsp/var）ellipsoideus第8页/共56页9新名称的发表根据细菌命名法规的规定，有效发表新的细菌名称应在公开发行的刊物上进行，在菌种目录、会议记录、会议论文摘要的均不能视为有效发表。此外，若新名称是在国际系统细菌学杂志（IJSB）以外的其他杂志上发表的，还必须经过新名称的合格化发表，被认为合格后，在该杂志上定期公布，命名日期即从公布之日算起，否则不算合格发表，也不能取得国际上的承认。发表新名称时，应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词，如新目“ord.nov.”、新属“gen.nov.”、新种“sp.nov.”等。

第9页/共56页10俗名（commonname）:

普通的、通俗的、地区性的名字，具有简明和大众化的优点，但往往涵义不够确切，易于重复，使用范围局限。如绿脓杆菌：铜绿假单孢菌Pseudomonasaeruginosa

白念菌：白色假丝酵母Candidaalbicans

金葡萄：金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus

第10页/共56页11常用的细菌分类术语培养物（culture),是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。种（species),是生物分类中基本的分类单元和分类等级。是一大群表型特征高度相似，亲缘关系极其接近、与同属内的其他物种有明显差异的一大群菌株的总称。

型（form或type),常指亚种以下的细分，当同种或同亚种不同菌株之间的性状差异，不足以分为心的亚种时，可以细分为不同的型。第11页/共56页12菌株（strain)或品系，从自然界分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株；用实验方法（如通过诱变）所获得的某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株，以便与原来的菌株相区别。模式菌株：一个被指定为能代表一个种群的菌株，是活体标本第12页/共56页13第二节微生物在自然界的地位

科学家估计有分类纪录的各类物种大约有150万，其中微生物超过10万种，而且其数目还在不断增加。微生物学工作者要认识、研究和利用微生物或控制有害微生物，必须对它们进行分类（classification）。

第13页/共56页141、两界系统动物界Animalia：不具细胞壁，可运动，不进行光合作用。植物界Plantae：具有细胞壁，不运动，可行光合作用。三界：原生生物界Protista：（E.H.Haeckel,1866年提出）

第14页/共56页152、五界系统

R.H.Whitakker,Science,163:150-160,1969

原核生物界Monera：细菌、放线菌等

原生生物界Protista：藻类、原生动物、粘菌等

真菌界Fungi：酵母、霉菌

动物界Animalia：

植物界Plantae：

五界系统是以细胞结构分化的等级以及和光合、吸收、摄食这三种主要营养方式有关的组织类型为基础的。

六界：加上病毒界。

第15页/共56页163.三界（域）系统

Woese用寡核苷酸序列编目分析法对60多株细菌的16SrRNA序列进行比较后发现：产甲烷细菌完全没有作为细菌特征的那些序列，于是提出了生命的第三种形式-古细菌(archaebacteria)。随后对包括某些真核生物在内的大量菌株进行了16SrRNA(18SrRNA)序列的分析比较，又发现极端嗜盐菌和极端嗜酸嗜热菌也和产甲烷细菌一样，具有既不同其他细菌也不同于其核生物的序列特征，而它们之间则具有许多共同的序列特征。

三界(域)为：Bacteria(细菌)、Archaea(古生菌)和Eukarya(真核生物)。

第16页/共56页17第17页/共56页18第三节各大类微生物的分类系统纲要一、原核生物分类系统

细菌鉴定手册1.《伯杰氏细菌鉴定手册》（Bergey’s

Manual

of

Determinative

Bacteriology）（1923-1974的1-8版）

2.《伯杰氏系统细菌学手册》（Bergey’s

Manual

of

systematic

Bocteriology,

1984）

放线菌：中国科学院微生物研究所编著的放线菌目分科、分属检索表。克拉西里尼可夫（前苏联）“细菌放线菌分类手册”。瓦克斯曼（美）“放线菌分类”第18页/共56页19二、真菌的分类系统Ainsworth(1973)的分类系统。Ainsuorth

and

Bisby’s的《真菌学辞典》《Dictionary

of

the

Fungi,

Sixth.edition,

1971》第19页/共56页20

1.经典鉴定分类法2.数值分类法3.化学分类法

4.遗传分类法第四节微生物分类鉴定的方法

第20页/共56页21四个水平：细胞的形态和习性水平：营养需求等细胞组分水平：细胞壁蛋白质水平：氨基酸核酸水平：碱基，16sRNA第21页/共56页22两大类方法：微生物鉴定的经典方法微生物鉴定的现代方法第22页/共56页23菌种鉴定的共同步骤：获得该微生物的纯培养物测定必要的鉴定指标查找权威性的菌种鉴定手册第23页/共56页24

1.经典鉴定分类法一、形态学和生理生化特征1．形态学特征

形态学特征始终被用作微生物分类和鉴定的重要依据之一，其中有两个重要原因：一是它易于观察和比较，尤其是在真核微生物和具有特殊形态结构的细菌中；二是许多形态学特征依赖于多基因的表达，具有相对的稳定性。因此，形态学特征不仅是微生物鉴定的重要依据，而且也往往是系统发育相关性的一个标志。常用于原核生物分类鉴定的形态学特征第24页/共56页25个体:细胞形态,大小,排列方式,染色,运动等

形态特征:菌落形态

营养要求:碳源,氮源,矿质元素

生理生化特征:代谢产物种类,产量,显色反应

酶:产酶种类和反应特征

生态学特征:生长温度,氧需求,酸碱度,宿主种类

血清学反应噬菌体的敏感性其他

:全细胞蛋白的分析等第25页/共56页26细菌的培养特征第26页/共56页27与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关；代谢产物等营养类型；与氧的关系；对温度的适应性；对pH的适应性；对渗透压的适应性；酶及蛋白质都是基因产物；对微生物生理生化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较；测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多；生理生化特征第27页/共56页28第28页/共56页291、API细菌数值鉴定系统2、Enterotube系统3、Biolog全自动或手动细菌鉴定系统微型、简便、快速或自动化鉴定技术第29页/共56页301、API细菌数值鉴定系统菌种基本培养基（液体）

菌悬液检测、编码、查表、鉴定适用于API鉴定细菌有700多种AnalyticaProductsINC的简称。法国生物-梅里埃公司生产的细菌数值分类分析鉴定系统。约有1000种生化反应,可鉴定的细菌大于550种。目前中国各级疾病预防控制机构在细菌学检验中比较多地应用了此项技术第30页/共56页31第31页/共56页322、Enterotube系统

不同培养基分装不同小槽中，同步接种，培养后检测、查表、鉴定。第32页/共56页33该装置可做下列15种试验：葡萄糖产酸产气，赖氨酸和鸟氨酸脱羧酶，硫化氢，靛基质，乳糖和卫矛醇发酵，苯丙氨酸脱氨酶，尿素酶和柠檬酸盐,侧金盏花醇、阿拉伯糖、山梨醇和V.P试验等试验。查阅专门设计的结果判定表。Enterotube系统第33页/共56页343、Biolog全自动或手动细菌鉴定系统在96孔的细菌培养板上检测微生物对不同发酵性碳源利用情况进行的分类鉴定。自动化、快速

可鉴定细菌有1140多种、酵母菌267种、目前已经可用于丝状真菌。每个孔中含有不同的底物菌悬液或无菌水第34页/共56页351.数值分类法现代鉴定方法第35页/共56页36即统计分类法，在200年前M.Adanson（1727-1806，法国植物学家）发表的分类原理基础上结合现代计算机技术发展而来的。主要观点：在一个分类群中，其所含信息量越大，即分类所依据的性状越多，其分类效果也越好；顺序建立自然分类单元时，每个性状都是等权的；任何两分类实体间的整体相似性，都是由每一对的相似性计算而来的；能够由类群间相似性的差异识别不同的分类实体；如果给予有关进化途径和机制的某些假定，可以从组群的分类学结构或从性状相关上作出种系发生的推论；分类学应作为一门经验科学来看待和实践；数值分类学是以表象相似性为基础的。第36页/共56页37测定100项以上的各种性状，利用计算机进行菌株的相互比较，并得出总的相似值。一般认为同种微生物菌株之间的相似值≧80%。第37页/共56页38第38页/共56页39细胞成分分析内容在分类水平上的作用细胞壁肽聚糖结构多糖种和属胞壁酸脂肪酸膜极性类脂种和属霉菌酸蛋白质氨基酸序列分析血清学比较属和属以上单位电泳图酶谱代谢产物脂肪酸种和属全细胞成分分析热解-气液色谱分析种和亚种热解-质谱分析2.化学分类法第39页/共56页40(1).DNA碱基比例的测定DNA分子含有四种碱基：腺嘌呤、鸟胞嘧啶胸腺.DNA的碱基组成和排列顺序决定生物的遗传性状.每一个微生物物种的DNA中的(G+C)mol%的数值是恒定的,不会随着环境及培养条件等的变化而变化,而且在同一个属不同种之间,GC含量不会差异太大,具有一定的范围,因此可以作为判定的微生物间亲缘关系的依据3.遗传分类法第40页/共56页4180年代以前螺菌属(Spirillum)不同的G+C含量高达38%～66%,后来伯杰氏手册(1984)结合其他特征已将其分为三个属:螺藻属、海洋螺菌属(Oceanospirillum)和水螺菌属(Aquaspirillum),它们的G+C含量分别为38%、42%～51%和49%～66%;过去根据形学特征曾认为球菌属(Micrococcus)葡萄球菌属(Staphylococcus)是关系很近的两个属,因而长期放在一个科里,由于G+C含量的差异表明它们的亲缘关系相当远,现在根据16SrDNA序列资料已进行新的调整.第41页/共56页42然而,值得强调的是:G+C含量的分类学意义主要是作为建立新分类单元的一项基本特征和把那些G+C含量差别大的种类排除出某一分类单元.

测定DNA碱基组成的方法很多,常用的是:

热变性温度法、浮力密度法和高效液相色谱法.

细菌DNAG+C或A+T摩尔百分比能反映细菌间DNA分子同源程度，不同种属间G+Cmol%范围在25%~75%之间，但同一种细菌G+Cmol%相当稳定，不受菌龄、培养条件和其他外界因素影响.亲缘关系越近的细菌，G+Cmol%越相近，亲缘关系较远的细菌，G＋Cmol%也不同，但G＋Cmol%相同或近似其亲缘关系不一定相近。第42页/共56页43（2）核酸的分子杂交

生物的遗传信息以（遗传密码）形式线性的排列在DNA分子中，不同DNA碱基排列顺序的异同直接反映这些生物之间亲缘关系的远近，碱基排列顺序差异越小，它们之间的亲缘关系越近，反之亦然。

其基本步骤均是先提取菌株的DNA，加热变性解链，然后将两种变性的DNA（其中一种为标记DNA或rRNA）混合液在一定的温度下保温复性，重新得到杂交的双螺旋DNA分子，鉴定其双螺旋结合率。结合率的大小反映了DNA碱基序列的相似程度和菌种之间的亲缘关系的亲疏。

第43页/共56页44

核酸分子杂交在微生物分类鉴定中的应用包括：DNA—DNA杂交、DNA—rRNA杂交以及根据核酸杂交特异性原理制备核酸探针。(1)DNA—DNA杂交

亲缘关系相对近的微生物之间的亲缘比较(2)DNA—rRNA杂交

亲缘关系相对远的微生物之间的亲缘比较(3)核酸探针

利用特异性的探针，用于细菌等的快速鉴定第44页/共56页45核酸分子杂交法遗传分类法第45页/共56页46(3).rRNA寡核苷酸编目分析遗传分类法一种通过分析原核或真核细胞中最稳定的rRNA寡核苷酸序列同源行程度,以确定不同生物间的亲缘关系和进化谱系的方法第46页/共56页47确定生物之间的进化关系，须挑选大分子来进行序列研究。在挑选大分子时应注意：①它必须普遍存在于所研究的各个生物类群中。

所研究的是整个生命界的进化，那么所选择的分子必须在所有生物中存在，这样才便于分析和比较。

②选择在各种生物中功能同源的大分子。

催化不同反应的酶的氨基酸序列或者具有不同功能核酸的核苷酸序列不能进行比较，因为功能不相关的分子也意味着进化过程中来源不同，对这一类不相关分子进行比较也不期望他们会表现出序列的相似性。所以，大分子进化的研究必须从鉴定大分子的功能开始。

第47页/共56页48③为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求所选择的分子序列必须能严格线性排列，以便进行进一步的分析比较。

④还应注意根据所比较的各类生物之间的进化距离来选择适当的分子序列。第48页/共56页49rRNA作为进化