第十一章 微生物的分类和鉴定.ppt

1、微生物学,第十章 微生物的分类和鉴定,微生物横跨整个生物界的四个界， 有十几万个种。,所谓分类，是指对大量的微生物进行逐一的观察、分析与描述的基础上，按照它们的个体形态、培养特征、生理生化特性和细胞化学组份等一系列性状的异同和主次，并根据它们的亲缘关系和应用的方便，加以分门别类。,所谓鉴定，是对某一具体的微生物的性状进行细致的观察和测试，参照一定的，用对比的方法来确定该微生物的分类地位。,第一节 通用分类单元,一、分类单元,界,门,纲,目,科,属,种,二、种（species）,微生物的种（species，又译物种）是一个基本分类单元，它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

2、物种有着明显差异的一大群菌株的总称。,三、种以下的分类单元,亚种（subspecies，subsp.，ssp.） 变种（variety，var.） 型（form） 类群（group） 菌株（strain） 小种（race） 相（phase） 态（state）,（一）亚种（subspecies，subsp.，ssp.）,是种的进一步细分单元，一般指其某一明显而稳定的特征与模式种不同的种。,（二）变种（variety，var.）,变种是亚种的同义词，因易引起混乱，故国际细菌命名法规（1975）已规定它在命名法中没有地位，且不主张使用。,在亚种以下的“型”（form）曾用于表示细菌菌株，但目前已废除

3、。目前尚在使用的是以“型”作后缀使用，例如生物变异型（biovar）、化学型（chemoform）等。,（三）型（form）,是一个在分类上没有地位的普通名词，它可非正式地指定一组具有某些共同性状的生物。,（四）类群（group）,菌株又称品系（在病毒中则称毒株或株），表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒子）繁殖而成的纯种群体及其一切后代。,（五）菌株（strain）,又称品种、宗或生产小系等，它的涵义很乱，在真菌学中常相当于生理型，在动物学中常指生态型，而在发酵工业中，则常指自生产中选育出来的自发突变菌株。,（六）小种（race）,一般指自然存在的微生物交互变异中的一定阶段。,（七）

4、相（phase）,通常指微生物的菌落变异状态，如粗糙、光滑或粘液状等。,（八）态（state）,第二节 微生物的命名,每一种微生物都有一个自己的名字，名字有俗名（common name）和学名（scientific name）两种。,俗名（common name）,指普通的、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。,学名（scientific name）,指一个菌种的科学名称，它是按照国际细菌命名法规命名的、国际学术界公认并通用的正式名字。,一、双名法（binominal nomenclature）,双名法指一个物种的学名由前面一个属名（gen

5、eric name）和后面一个种名加词（specific epithet）两部分组成。,属名的词首须大写， 种名加词的字首须小写（包括由人名或地名等专用名词衍生的）。,若所分离的菌株只鉴定到属，而未鉴定到种，可用sp来表示。,例如，Bacillus sp,例1：大肠埃希氏菌（简称大肠杆菌） Escherichia coli（Migula）Castellani et Chalmers 1919 例2：枯草芽孢杆（简称枯草杆菌） Bacillus subtilis（Ehrenberg）Cohn 1872,例1：苏云金芽孢杆菌蜡螟亚种 Bacillus thuringiensis （subsp）ga

6、lleria 例2：椭圆酿酒酵母（或酿酒酵母椭圆变种） Saccharomyces cerevisiae （var）ellipsoideus,由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准， 为了减少因采用不同标准界定分类单元所造成的混乱， 细菌系统分类也像其他生物分类一样采用“模式概念”,种和亚种指定模式菌株（type strain）；,亚属和属指定模式种（type species）；,属以上至目级分类单元指定模式属（type genus）；,模式菌株应送交菌种保藏机构保藏，以便备查考和索取。,第三节 各大类微生物的分类系统纲要,一、细菌的分类 1. 细菌分类的依据,（1）形态特征,在显微

7、镜下观察的个体形态特征 在各种培养基上表现的的群体形态特征,（2）生理生化特性 （3）生态特征 （4）血清学反应,美国宾夕法尼亚大学的 细菌学教授伯杰（D.Bergey，1860-1937）,2.伯杰氏鉴定细菌学手册（Bergeys Manual of Determinative Bacteriology）,1957年第七版后，由于越来越广泛地吸收了国际上细菌分类学家参加编写（如1974年第八版，撰稿人多达130多位，涉及15个国家；现行版本撰稿人多达300多人，涉及近20个国家），所以它的近代版本反映了出版年代细菌分类学的最新成果，因而逐渐确立了在国际上对细菌进行全面分类的权威地位。,伯杰氏

8、系统细菌学手册 （Bergeys Manual of Systematic Bacteriology）,伯杰氏手册是目前进行细菌分类、鉴定的最重要依据，其特点是描述非常详细，包括对细菌各个属种的特征及进行鉴定所需做的实验的具体方法。,（20世纪80年代末期）,新版手册分4卷： 第一卷： 一般医学和工业方面重要的革兰氏阴性细菌。 第二卷： 放线菌以外的革兰氏阳性细菌。 第三卷： 古细菌、蓝细菌及其他革兰氏阴性细菌。 第四卷： 放线菌。,伯杰氏系统细菌学手册 （Bergeys Manual of Systematic Bacteriology） 第八版有中文版，把细菌分十九个部分。,二、霉菌的分类

9、 1. 霉菌的分类原则,丝状真菌划分各级分类单位的基本原则： 以形态特征为主， 生理生化、细胞化学和生态特征为辅。,2. 真菌的分类系统,1950年Martin的4纲分类系统,1973年Ainsworth的分类系统,Martin是根据真菌营养体的形态特征和繁殖方式的不同将之分为4个纲。 藻状菌纲：菌丝体无分隔，或者不形成真正的菌丝体。 子囊菌纲：菌丝体有分隔，有性阶段形成子囊孢子。 担子菌纲：菌丝体有分隔，有性阶段形成担孢子。 半知菌纲：菌丝体有分隔，未发现有性阶段。,Ainsworth从1966年起，就把真菌界分为两大门（粘菌门和真菌门），并把真菌门再分成五个亚门。目前，该系统已为各国广大真

10、菌分类学者所普遍采用，影响较大。,三、酵母菌的分类,酵母菌的分类普遍采用荷兰的Loddov在1970年提出的分类系统。,在这个分类系统中，以是否形成各类有性孢子作为分类的起点， 属以上的分类主要依据形态； 种的划分主要依据生理特性。,在这个系统中有三个亚门 属以上的分类主要依据形态； 种的划分主要依据生理特性。,能形成子囊孢子的酵母属于子囊菌亚门，共有4个科22个属139种酵母； 能产生冬孢子和担孢子的酵母菌，属于担子菌亚门、冬孢菌纲、黑粉菌目、黑粉菌科，共9个科； 能产生掷孢子的酵母菌，属于担子菌亚门、冬孢子纲、掷孢酵母科，科内有3个属； 不能产生有性孢子，上未发现有性过程的酵母属于半知菌亚

11、门，共12个属170个种。 许多重要的有经济意义的酵母菌都在这个亚门中。,第四节 微生物的分类和鉴定,微生物分类学是已们按微生物的亲缘关系把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群的科学。 （一）微生物分类学的任务是： 分类、鉴定和命名,（二）微生物的分类鉴定方法 微生物的分类鉴定是微生物学中的基础性工作。不论对象属于哪一类，其工作步骤离不开以下三步： 获得该微生物的纯种培养物（pure culture)； 测定一系列必要的鉴定指标； 查找权威性鉴定手册。,经典的分类鉴定方法 现代的分类鉴定方法,经典分类鉴定方法： 微生物分类是在对大量单个微生物进行观察、分析和描述的基础上，以它们的形态、结构

12、、生理生化反应和遗传性等特征的异同为依据，并根据生物进化的规律和应用方便，将微生物分门别类地排列成一个系统。因此，对分类依据的研究和探讨极其重要。传统的分类方法的分类依据主要有以下几个方面：形态、生理、生化、生态、生活史、血清学、 对噬菌体敏感性等。,1） 形态特征,菌体形态特征包括个体特征和群体特征。 个体特征包括在显微镜下的细胞大小、形状、排列方式、能否运动、鞭毛着生部位和数目、有无芽孢及其着生部位和形状、有无荚膜，放线菌和真菌繁殖器官的形状、构造、孢子数目、形状、大小、颜色和表面特征等。,2) 生理和生化特征 a)营养来源 b) 代谢产物 c) 与温度和氧气的关系,3)血清学反应 有时确

13、定微生物的种，尤其是亚种，仅依据形态、生理生化等特征很难区分开，因此，常需借助血清学反应。就是将已知菌种、型或菌株制成抗血清，根据它是否与待鉴定对象发生特异性血清反应鉴别未知菌。此反应也用于病毒分类，尤其是噬菌体分类。,4）生态特性 微生物与其它生物的寄生或共生等关系往往有一定专一性，常常也作为分类的依据。如根瘤菌属的分类主要以其共生对象作依据。细菌的致病性在分类上也有一定的重要性。另外，微生物在自然界的分布，是否耐高渗、是否嗜盐性等，有时也作为分类的参考依据。,5） 生活史（life cycle） 上代个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部经历，就称为该生物的生活史或生命周期。微生

14、物个体发育的阶段变化也是分类鉴别的重要依据。 6） 对噬菌体的敏感性 与血清反应类似，各噬菌体有严格的寄生范围，所以根据菌体对噬菌体的敏感性，可以区分不同类型的微生物。,（二）微生物的微型、简便、快速或自动化鉴定技术 1.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,2、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。,3、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26

15、7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,2 现代微生物分类方法 随着分子生物学的发展，许多新技术、新方法用于微生物的分类，这些方法不再局限于外部形态、生理生化反应，而是深入研究细胞内部，如核酸、蛋白质、脂肪和糖类。触及生物的化学本质问题。但是其手续繁杂，代价高昂，在发现规律性方面还有待于进一步研究。目前还不能在微生物分类中普遍应用。现代分类法的分类依据主要有以下几方面。,1）通过核酸分析鉴定的微生物遗传型： （1）DNA碱基比例的测定： DNA是遗传物质的携带者，它决定生物的表型。遗传信息在DNA中的存在形式表现为DNA的碱基数目及其排列顺序。亲缘关系越远的种，

16、其碱基数目和排列顺序相差越大。所以确定了碱基的数目和序列即可确定“种”。,同种生物的DNA碱基对的顺序和数量，在细胞中比例是稳定的，不受年龄和外界影响，所以通过测定DNA的碱基比例（G+C的百分比值），可以判断微生物种属间的亲缘关系的远近。各类微生物的G+C比值变化幅度为2775克分子%。任何两种微生物的G+C含量相差10%以上，这两种微生物就肯定不属于同一个种。,一些微生物的G+C含量 菌种 G-C含量（mol%） 细菌 大肠杆菌 5052 伤寒沙门氏杆菌 5053 短乳杆菌 45.5 铜绿假单胞菌 6467 放线菌 灰色链霉菌 69.573 丙酸放线菌 66.5 星状诺卡氏菌 6469.5

17、 霉菌 米曲霉 52.5 产黄青霉 5154.5 大毛霉 29.5 二孢蘑菇 44,*DNA 碱基中G+C比例：同种微生物，其种内各菌株间的G+Cmol%值可差2.54.0%，相差过少（低于2%）无分类学上的意义；若相差在5%以上，可认为是不同的种，相差超过10%应属于不同的属。 （G+C）%=（Tm-69.3)2.44 Tm：在DNA加热变性过程中，紫外吸收增加的中点值对应的温度。,（2） DNA杂交试验 将不同来源的DNA在体外加热解链，并在合适条件下，使互补的碱基配对结合成双链DNA，然后根据能生成双链的情况，测定杂合百分率。 核酸分子杂交（同源性60%，属于同种；同源性70%，属于同一

18、亚种；同源性在20%60%范围内时，属于同一个属）。,（3） rRNA寡核苷酸顺序 rRNA核苷酸序列的变化要比DNA的相应变化慢而且保守得多。 16SrRNA和18rRNA不但核苷酸数量适中，而且信息量大，易于分析。 缔合系数SAB=2NAB/（NA+NB） （4）微生物全基因组序列的测定,2）细胞化学成分的鉴定 （1）细胞壁成分分析 （2）全细胞水解糖型 （3）磷酸类脂成分分析 （4）枝菌酸的分析 （5）醌类的分析 （6）气相色谱技术的应用,3）数值分类法： 数值分类法（Numerical taxonomy)，又称统计分类法（Taxonometrics）。是根据与林奈同代人M.Adanson(17271806,法国植物学家）200年前发表的分类原理基础上借助现代的计算机技术而发展起来的。,它与传统分类法的区别主要是： a) 传统法采用的分类特征有主次之分，而数值法根据“等重要原则”，不分主次，通过计算菌株间的总相似值来分群归类； b) 传统法根据少数几个特征，采用双岐法整理实验结果，排列出一个个分类群，而数值法采用的特征较多，一般是5060个，多的则达到100个特征以上，进行菌株间两两比较，数据处理量较大，需借助于计算机才能实现。,该方法的基本