细菌,古菌分类方法

细菌，古菌分离鉴定方法张冉2017.03一.古菌及古菌分类进程：以表型为基础数学分类系统化学分类系统古菌被认为是原核生物的独立群体多相分类法（表形、化学特征、基因型、系统发育信息）暂定非培微生物（provisionalstatusCandidatus）二．细菌、古菌分类历史时间分类依据19世纪末表形，生长条件，致病力1900-1960表型，生理学，生物化学1960-1980化学分类学，数学分类学,DNA杂交1980-至今基因型分析，多位点序列分析，平均核苷酸相似度，全基因组测序分析三．细菌、古菌鉴定方法方法依据优点缺点备注基于表型分析的数学分类系统增加实验次数，计算种属之间表型相似度系数对分类相关性进行了量化测量不能反映系统发育关系化学分类学DNA碱基组成，醌类型，细胞壁化学组成，肽聚糖对分类鉴定十分有用不能建立系统发育关系1970-1980年间通过偏微商和rRNA小亚基基因序列分析，能够鉴定系统发育关系理论基础模型（以生态为基础的方法，集合种群概念）类比动植物分类学方法生态位和菌株具有一对多和多对一现象，仍不清楚生态位是否是生态群理论基础模型需要考虑到物理，化学和物种形成的边界限制方法依据优点缺点备注操作模型基因型方法基于数据分析基因相关性，DNA杂交，比较同源大分子序列可以反映亲缘关系相对于动植物而言，不可能从化石记录和个体形态发育来比较通过经验累计，已经有了一套关于表型和系统发育相似性的鉴定标准。例如，DNA杂交显示，有大于百分之70的相似性，培育温度相差小于5℃，则认为它们是一个种。表型方法形态，生理，化学分类对于常规检定有用对于亲缘关系，只能提供有限信息基因型分类16S,23SrRNA是稳定的标记，较少收到横向基因转移的影响。并且普遍存在，功能不变，保守同源。对不可培微生物有广泛用途由于过分保守性，不适用于种间区分。不适用门水平上的鉴定。当16SrRNA相似度小于98.7％，则认为是不同的种（对应的DDH小于70％）。然而，当相似度大于98.7％时，也不一定是同一种。对于种内的划分，DDH是参考标准，并不是黄金定律。多相分类法表型，化学方法，基因型，系统分类信息在细菌分类中，有重要的作用不能处理未知的大量微生物用16SrRNA确定发育地位，判断是否要做DDH。基因型分类法平均核苷酸相似度（ANI）通过比较基因组来分类基于两两基因组之间所有同源蛋白质1编码序列比较的一平均值ANI或替代操作复杂的DDHANI值与16SrRNA，DDH结果相对应。95％ANI值对应70％DDH相似性。当ANI值大与95％时，对应16SrRNA比对结果至少大于98.5％。多位点序列分析（MLSA）比较多个看家基因看家基因提供了有效的不受重组影响的核苷酸位点没有系统的方法筛选特征位点，设计扩增引物最好的方法是找到这一系列菌株中至少12个基因序列，重建系统发育树。暂定非培微生物原位探测已知真实性或已知发育相关性的细菌对不可培微生物进行分类仍有一些微生物不可测得Candidatus概念用于不可培微生物注：1.同源蛋白：指进化上相关的蛋白质。即不同物种中具有相同或相似功能的蛋白质或具有明显序列同源性的蛋白质。同源基因：两个相比较的序列之间的匹配程度。一般来说，如果两条基因序列相似性达80%，就可以把它们称为“同源基因(homologousgene)”。为了便于研究，Fitch又把同源基因分为直向同源基因（从祖先继承下来的基因）、横向同源基因（基因重复而产生的同源基因）和异源同源基因（基因在不同物种之间横向转移）。附.论文中出现的表格表2.16SrRNA基因序列分析的优缺点优点缺点16SrRNA具有作为标记分子的所有特性（普遍存在，功能不变，保守，同源）rRNA是稳定的标记，很少受到基因转移的影响基因型的分析与与rRNA结果一致由于参与转录翻译的大部分信息的保守性，其与系统发育数的分支有良好的一致性方便了不可培细菌的鉴定由于基因过分保守，在种水平的坚定上不可靠很难鉴定门级别上的进化关系存在多个16SrRNA（大多数情况下有1-2％的序列发散范围，但有时会更高）表3.DNA杂交的优缺点优点缺点现今，对于种的分类而言，是参照标准若菌株的DDH值大于70％，在标准条件下培育温度小于5℃，则属于同一种。若菌株的DDH值小于70％，则需要做16SrRNA序列比对。若其数值等于或小于98.7％，可被认为是新种。只是对于基因关系一个粗略的测量只能区分相近的种和亚种（大于90％的相似性）方法分冗长，费时，数据库不先进不适用于非培微生物表4.多位点序列分析（MLSA）优缺点优点缺点多基因提供更多核苷酸位点信息，缓冲区减少了基因座重组的扭曲作用看家基因是必须基因，且进化速度相对较慢，但比rRNA基因的进化速度快相对于rRNA，可更精确的分类可与rRNA数据结合分析与经典的种的定义，有很好的相关性方法适用于自动化和大型数据库的开发建设仍不清楚如何选取一套合适的基因。对于不同的分类而言，一套是不够的。如何设计能够在所有菌株中扩增基因引物，是很困难或是说不可能的。即使是7-12个基因序列，对于全基因组而言，仍是很小的一部分。不可用于非培细菌集群可能包含不同的菌株