微生物的分类与鉴定

关于微生物的分类与鉴定第1页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三微生物分类学（microbialtaxonomy）是一门按微生物的等级关系把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群（taxon）的科学。任务：分类（classificontion）鉴定（indentification）命名（namendature）发展趋势微生物系统学第十一章微生物的分类与鉴定第2页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第一节通用的分类单元一、种以上的系统分类单元（一）7级分类单元（taxoncategory）分类单元：又称分类单位、分类阶元或分类群种以上的系统分类单元自上而下分为7级：界（kingdom）（拉：Regnum）

门（Phylum）（拉：Phylum）或Division（拉：Divisio）

纲（class）（拉：classis）目（order）（拉：order）科（Family）（拉：Family）属（Genus）（拉：Genus）种（Species）（拉：Species）第3页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三分类单元第4页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（二）、种的概念没有一个公认的、明确的“种”的定义。种（species）一个基本分类单元，为表型特征高度相似、亲缘关系及其接近的菌株的集合。典型菌株（typestrain）具有种典型特征的代表菌株。模式种（typespecies）说法是否准确，争议很大，也很混乱。典型菌株的实体。有时典型菌株＝模式种。新种（speciesnova，sp.nona或nonasp.）权威性的分类、鉴定手册中从没有记载过的一种新分离并鉴定过的微生物。新种发表前应将其模式菌株存放在权威保藏机构，保证其他研究者共享。第5页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三5、种以下的概念亚种(Subspecies．Subsp.，ssp．)

是种进一步细分的单元，指某一个明显而且稳定的特征与模式种不同的种。变种(Variety，Var．)变种与亚种是近义词，两者经常混用。命名法内没有地位了。型(Type，form)位于亚种以下。同一种微生物的不同类型，它们之间有差异，但又不足以形成一个新的种或亚种。例如生物型（biovar）、化学型（chemoform）。已经废除。类群（Group）分类上物地位的名词。非正式指定一组具有相同特征的生物，彼此不易严格区分，在研究的某一阶段还不准备作进一步鉴定组，称为“群”。菌株或品系(Strains)菌株表示任何由一个独立分离的单细胞(或病毒粒子)繁殖而成的纯种群体及其一切后代，即同种微生物的每个不同来源的纯培养物。同种的不同个体。第6页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三二、种的命名俗名(Commonname)地区性的名字“结核杆菌”（Tuberclebacillus）用于表示结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)

学名（Scientificname）按照“国际命名法规”进行命名并且得到国际学术界公认的通用正式名称。学名的表示方法双名法三名法

第7页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（一）双名法（binominalnomenclature）1735年，林奈(CarolusLinnaeus)建立一个种的学名由两个拉丁或希腊词或拉丁化的文字组成。通常由一个属名（genericname）加一个种名加词（specificepithet）构成。属名表示该微生物主要特征的名词或用作名词的形容词，单数，来源于拉丁文、或拉丁文化的外来词、或两者的组合。第一个字母大写。种名加词又称种加词，表示一个微生物的次要特征。首字母一律小写。第8页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三书写规则属名和种的加词必需用斜体字书写，属名第一个字母必须大写，种名加词小写。在文章连续出现相同属名时需要缩写，一般为属名第一各字母，后面需要加圆点。当描述某微生物时，只能确定到属，而不能确定到种时的书写为属名（斜体）＋sp.（spp.）（正体）spp.为sp.的复数形式，sp.：species学名＝属名十种的加词

+(首次定名人)+现名定名人+定名年份如枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis

（Ehrenberg）Cohn1874

缩写：B.

subtilis

第9页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（二）三名法当某微生物出现亚种或变种时用三名法书写。在种名加词后面加上亚种符号subsp或变种符号var，然后再写亚种（变种）的加词。学名=属名+种名加词（斜体）+(subsp．或var.)+亚种(或变种)的加词（斜体）例如：Bacillusthuringiensis

subsp.galleria

第10页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第二节微生物在生物界的地位一、生物的界级分类学说发展史：二界→三界→四界→五界→六界→三域第11页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（一）两界系统动物、植物（二）三界系统动物、植物、原生生物（三）四界系统动物界、植物界、真菌界、原核生物界第12页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（四）五界系统原核生物界真菌界原生生物界原核生物真核单细胞生物真核多细胞生物动物界真菌界植物界原生生物界原核生物界光合式营养吸收式营养摄食式营养动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核生物界。真菌界Fungi：酵母菌、霉菌和担子菌等。原生生物界Protista：原生动物、单细胞藻类、粘细菌等。原核生物界Monera(prokaryotes)：细菌、放线菌和蓝细菌等。第13页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（五）六界系统动物界、植物界、真菌界、原生生物界、真细菌界、古细菌界动物界植物界真菌界原生生物界真细菌界古细菌界第14页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三真细菌界古细菌界古真核生物界原生生物界真菌界动物界藻界植物界八界系统第15页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（六）三域学说（ThreeDomainsTheory）20世纪70年代，C.RWoese利用16S和18SRNA的序列，比较其同源性水平后提出的新系统。“域”比界（Kingdom）的界级分类单元高。旧称原界（Urkingdom）。三域：古生菌域（Archae）旧称古细菌域（Archaebacteria)，包括产甲烷细菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌；细菌域（Bacteria）旧称古细菌域（Eubacteria），包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物；真核生物域(Eukarya)

包括原生生物、真菌、动物和植物。第16页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三细菌域（Bacteria）：旧称古细菌域（Eubacteria），包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物；真核生物域(Eukarya)：包括原生生物、真菌、动物和植物。（六）三域学说（ThreeDomainsTheory）古生菌域（Archae）：旧称古细菌域（Archaebacteria)，包括产甲烷细菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌；第17页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三生物进化的内共生学说（TheoryofEndosymbiosis）一切生物由一种共同祖先（universalancestor）进化而来他是一种小细胞，先分化出细菌和古细菌，后来在古细菌分支上的细胞，先后吞噬了朊细菌和蓝细菌，并且发生了内共生（Endosymbiosis），从而完成了进化历史上质的飞跃，进化成了与宿主难分难解的细胞器—线粒体和叶绿体，于是宿主细胞先后进化成各类真核生物。第18页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三真核生物起源的内共生学说同一祖先细菌、古细菌古细菌吞噬其他原核生物发生内共生形成细胞—线粒体、叶绿体然后进化为真核生物第19页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第20页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三细菌、古细菌与真核生物特性比较第21页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三三、各大类微生物的分类系统纲要（一）Bergey氏原核生物分类系统纲要在伯杰氏手册种将原核生物按照Woese的三域学分为古生菌和细菌（旧称古细菌和真细菌）。《伯杰氏鉴定细菌学手册》《Bergey’sManualofDeterminativeBacterialogy》已经到9版（1923,1930,1934,1939,1948,1957,1994）《伯杰氏系统细菌学手册》《Bergey’sManualofSystematicBacterialogy》已出2版1984年，2004年。第22页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三《鉴定手册》

(1974年，第八版)的特点：没有从纲到种的分类系统，着重于属、种的描述和比较。没有分类大纲，是根据形态、营养型等分成19个部分，把细菌、放线菌、粘细菌、螺旋体、枝原体和立克次氏体等2000多种微生物归于原核生物界细菌门。分类方法除采用经典分类法外，增加了细胞化学、遗传学和分子生物学等方面的新鉴定方法，对某些属、种应用了数值分类法。

第23页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三《鉴定手册》

(1994年，第九版)的特点：根据表型特征把细菌分为四个类别35群没有将系统分类和鉴定信息结合起来，仅仅是为了鉴别已被描述和培养的细菌。内容严格按照表型特征编排，实用的，有利于细菌的鉴定。抽取了《伯杰氏系统细菌学手册》四卷的表型信息，并包括了尽可能多的新的分类单元收集了1991年1月以前发表并得到承认的种的描叙。第24页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三《伯杰氏系统细菌学手册》(Bergey’sManualofSystematicBacteriology)1984～1989年，“鉴定手册”的出版者出版

。与《伯杰氏细菌学鉴定手册》不同首先是各级分类单元中广泛采用细胞化学分析、数值分类方法和核酸技术，尤其是16SrRNA寡核苷酸序列分析技术，以阐明细菌的亲缘关系，并对第八版手册的分类作了必要的调整。例如将原核生物界分为四个门。第一版第一卷(1984年)：革兰氏阴性细菌。第二卷(1986年)：放线菌以外的革兰氏阳性细菌。第三卷(1989年)：古细菌和其他的革兰氏阴性细菌。第四卷(1989年)：放线菌。第二版将细菌域分为16门，26组，27纲，62目，163科，814属，收集了4727个种。古菌域分为2门，5组，8纲，11目，17科，63属，收集了208个种。供收集进原核微生物4935个种。第一卷：1～14组：古生菌、蓝细菌、光合细菌和最早分支的属第二卷：15～19组：变形杆菌(属革兰氏阴性真细菌类)第三卷：20～22组：低G+C含量的革兰氏阳性细菌第四卷：23组：高G+C含量的革兰氏阳性细菌(放线菌类)第五卷：24～30组：浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和梭杆菌(属革兰氏阴性细菌类第25页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第26页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（二）Aisworth等的菌物分类系统纲要真菌界分类系统很多，各国采用不同的系统，比较混乱。近年来为较多人接受的是Ainsworth的纲要。“菌物”代替过去的“真菌”第27页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三Ainsworth系统每个版本都有变化，其1995的第八版为：第28页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第四节微生物分类鉴定的方法一、经典分类鉴定方法鉴定程序：获得纯培养物测鉴定指标查权威菌种鉴定手册确定纯培养物的归属。第29页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第30页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三自动化鉴定技术API数值鉴定系统Enterotube系统Biolog鉴定系统程序：培养菌悬液加入生化反应板培养自动扫描自动鉴定打印结果第32页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三API50CHB鉴定芽孢杆菌

解淀粉芽孢杆菌·炭疽杆菌·坚实芽孢杆菌1·坚实芽孢杆菌2·环状芽孢杆菌1·环状芽孢杆菌2·凝固芽孢杆菌·坚固芽孢杆菌·缓慢芽孢杆菌·巨大芽孢杆菌1·巨大芽孢杆菌2·覃状芽孢杆菌·矮小芽孢杆菌·球形芽孢杆菌·嗜热芽孢杆菌·枯草芽孢杆菌·短芽孢杆菌·侧孢芽孢杆菌·蜂房芽孢杆菌·浸麻芽孢杆菌·多粘芽孢杆菌·粟褐芽孢菌·地衣芽孢菌·阳性试验

阴性试验

第33页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三传统的细菌分类鉴定程序第34页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三二、微生物分类鉴定现代方法（一）遗传特征分类法

（G＋C)mol%含量

微生物DNA(G+C)mol％值的变化范围较广。原核微生物：20～80％。真核微生物：30～60％，对某具体微生物而言，(G+C)mol%值恒定。DNA(G+C)mol％只能排除微生物间GC比差别较大的不属于同一种，不能肯定(G+C)mol％相同的微生物同属一个种。只能做否定判断；（G+C）mol%值差别<2，没有分类学意义。（G+C）mol%值差别>5，属不同的种；（G+C）mol%值差别>10，属不同的属第35页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三第36页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三2、核酸分子杂交（hybridizationofnucleicacids）可作肯定判断：同种：DNA-DNA杂交同源性≥60%同亚种：DNA-DNA杂交同源性≥70%不同亚种：DNA-DNA杂交同源性60~70%同属：DNA-DNA杂交同源性20~60%第37页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三rRNA序列分析16S或18SrRNA研究进化和分类的优点：普遍存在，有共存性生理功能重要且稳定进化中的保守性高，rDNA稳定。研究方法简便，重复性好。根据相似性系数SAB的一般判断：SAB≥95%，判为同种微生物SAB为85~95%，判为同属微生物SAB≤85%，判为不同属微生物第38页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（二）化学特征分类法细胞壁的化学成分全细胞水解的糖成分磷酸类磷脂枝菌酸（Mycolicacid）醌类气相色普第39页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三（三）数值分类法（numericaltaxonomy）数值分类法又称统计分类法（taxonomertic）是根据数值分析原理，借助计算机将拟分类的微生物按其大量表型性状的相似程度进行统计、归类的方法。分类鉴定程序：确定需分类鉴定的菌株和典型菌株（标准菌株）操作分类单位（operationaltaxonomicunit）选择需测定的分类单元的性状特征性状越多越好和准确。特征性状至少50各以上。编码性状计算相似度系统聚类；根据聚类结果鉴定菌株第40页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三相关性系数简单匹配相关性系数Sam（simplematchingcoefficient）Jaccard相关性系数Sj(Jaccard’scoefficient)还有很多系数不同的相关性系数定义和意义不同，相同的数据采用不同的系数，结果不尽相同。菌株编号表征性状abcd菌甲(OTU1)++--菌乙(OTU2)+-+-第41页，讲稿共44页，2023年5月2日，星期三Asmallsimilaritymatrixthatcomparessixstrainsofbacteria.Thedegreeofsimilarityrangesfromnone(0.0)tocompletesimilarity(1.0).Thebacteriahavebeenrearrangedandjoinedtoformclustersofsimilarstrains.Forexample,strains1and2arethemostsimilar.Theclusterof1plus2isfairlysimilartostrain3,butnotatallto