微生物分類和鑒定

微生物分類和鑒定第1頁/共26頁第十章微生物的分類和鑒定第2頁/共26頁

分類是認識客觀事物的一種基本方法。要認識、研究和利用各種微生物資源也必須對它們進行分類。分類學涉及三個相互依存又有區(qū)別的組成部分：分類、鑒定、名(分類學的具體任務(wù))微生物的分類第3頁/共26頁分類：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)對微生物進行分群歸類，根據(jù)相似性或相關(guān)性水平排列成系統(tǒng)，并對各個分類群的特征進行描述，以便查考和對未被分類的微生物進行鑒定。

(根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的過程)鑒定：借助于現(xiàn)有的微生物分類系統(tǒng)，通過特征測定，確定未知的、或新發(fā)現(xiàn)的、或未明確分類地位的微生物所應(yīng)歸屬分類群的過程。(根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)確定未知微生物分類歸屬的過程)命名：是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個分類群一個專有的名稱。(分類系統(tǒng)建立過程中的步驟之一)第4頁/共26頁一、分類單元及其等級界門綱目科屬種第5頁/共26頁常用的微生物分類學術(shù)語：1）培養(yǎng)物(culture)：一定時間一定空間內(nèi)微生物的細胞群或生長物。如微生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物等。2）菌株(strain)：表示任何由一個獨立分離的單細胞（或單個病毒顆粒）繁殖而成的純遺傳型群體及其一切后代。從自然界中分離得到的任何一種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱為微生物的一個菌株；菌株是微生物分類和研究工作中最基礎(chǔ)的操作實體第6頁/共26頁3）型(form或type)：常指亞種以下的細分。當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，可以細分為不同的型。例如抗原特征的差異分為不同的血清型；對噬菌體裂解反應(yīng)的不同分為不同的噬菌型等

菌株之間不存在鑒別性特征的差異，命名不同的菌株無需分類學依據(jù)；不同型的細菌之間存在鑒別性特征的差異，命名或鑒定不同的型必需有分類學依據(jù)。菌株與型的區(qū)別：第7頁/共26頁高等生物中，“生殖隔離”被看作是區(qū)分物種的標準.微生物的種：一大群表型特征高度相似、親緣關(guān)系極其接近、與同屬內(nèi)的其他物種有明顯差異的菌株群。4）種（species）：物種，生物分類中基本的分類單元和分類等級。在微生物中，一個種只能用該種內(nèi)的一個典型菌株作具體的代表，該典型菌株就是該種的模式種。第8頁/共26頁5）亞種（subspecies）：是進一步細分種時所用的概念。指除某一明顯而穩(wěn)定的特征外，其余鑒定特征都與模式種相同的種。6）新種（speciesnova）：指權(quán)威性的分類、鑒定手冊中從未記載過的一種新分離并鑒定過的微生物。7）模式菌株（typestrain）：一個微生物種的具體的活培養(yǎng)物，是由一個被指定為命名的模式菌株傳代而來，理應(yīng)與原初的描述完全一致的純培養(yǎng)物。第9頁/共26頁雙名法，由二個拉丁字或希臘字或拉丁化了的其它文字組成，一般用斜體表示屬名在前，一般用拉丁字名詞表示，字首字母大寫種名在后，常用拉丁文形容詞表示，全部小寫若所分離的菌株只鑒定到屬，而未鑒定到種，可用sp來表示.例如Bacillussp二、微生物的命名第10頁/共26頁由于細菌分類單元的劃分缺乏一個易于操作的統(tǒng)一標準，為了減少因采用不同標準界定分類單元所造成的混亂，細菌系統(tǒng)分類也像其他生物分類一樣采用“模式概念”種和亞種指定模式菌株（typestrain）；亞屬和屬指定模式種（typespecies）；屬以上至目級分類單元指定模式屬（typegenus）；模式菌株應(yīng)送菌種保藏機構(gòu)保藏，以便備查考和索取。細菌分類第11頁/共26頁三、常用微生物分類鑒定的方法微生物分類鑒定方法細胞的形態(tài)和習性水平細胞組分水平蛋白質(zhì)水平核酸水平從不同層次(生態(tài)的、群體的、細胞的、分子的)，用不同學科(生態(tài)學、化學、物理學、遺傳學、免疫學、分子生物學等)的技術(shù)方法來研究和比較不同微生物的群體、細胞、細胞組分或代謝產(chǎn)物的區(qū)別，從中發(fā)現(xiàn)的反映微生物類群特征的資料。在現(xiàn)代微生物分類中，任何能穩(wěn)定地反映微生物種類特征的資料，都有分類學意義，都可以作為分類鑒定的依據(jù)。第12頁/共26頁（一）形態(tài)學特征細胞形態(tài)及其染色特性、菌落特征、特殊的細胞結(jié)構(gòu)、運動性、等等微生物分類和鑒定的重要依據(jù)之一：a）易于觀察和比較，尤其是真核微生物和具有特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)的細菌；b）許多形態(tài)學特征依賴于多基因的表達，具有相對的穩(wěn)定性；第13頁/共26頁（二）生理生化特征與微生物的酶和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的本質(zhì)和活性直接相關(guān)營養(yǎng)類型、酶、代謝產(chǎn)物等；生長溫度、與氧、pH、滲透壓的關(guān)系；宿主種類、與宿主的關(guān)系；免疫特性酶及蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)物對微生物生理生化特征的比較也是對微生物基因組的間接比較測定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多第14頁/共26頁（三）核酸的堿基組成和分子雜交特點：與形態(tài)及生理生化特性的比較不同，對DNA的堿基組成的比較和進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。第15頁/共26頁1、DNA的堿基組成(G+Cmol%)DNA堿基因組成是各種生物一個穩(wěn)定的特征，即使個別基因突變，堿基組成也不會發(fā)生明顯變化。分類學上，用G+C占全部堿基的克分子百分數(shù)(G+Cmol%)來表示各類生物的DNA堿基因組成特征，簡稱GC比。第16頁/共26頁1）每個生物種都有特定的GC%范圍，因此后者可以作為分類鑒定的指標。細菌的GC%范圍為25--75%，變化范圍最大，因此更適合于細菌的分類鑒定。第17頁/共26頁2）GC%測定主要用于對表型特征難區(qū)分的細菌作出鑒定，并可檢驗表型特征分類的合理性，從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系。3）使用原則：G+C含量的比較主要用于分類鑒定中的否定每一種生物都有一定的堿基組成，親緣關(guān)系近的生物，它們應(yīng)該具有相似的G+C含量，若不同生物之間G+C含量差別大表明它們關(guān)系遠。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。第18頁/共26頁同一個種內(nèi)的不同菌株G+C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%；G+C含量已經(jīng)作為建立新的微生物分類單元的一項基本特征，它對于種、屬甚至科的分類鑒定有重要意義。若二個在形態(tài)及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其G+C含量的差別大于5%，則肯定不是同一個種，大于15%則肯定不是同一個屬。第19頁/共26頁80年代以前螺菌屬(Spirillum)不同種的G+C含量范圍寬達38～66%，后來“伯杰氏手冊”(1984)結(jié)合其他特征已將其分成三個屬：螺菌屬、海洋螺菌屬(Oceanospirillum)和水螺菌屬(Aquaspirillum),它們G+C含量分別為38%、42～51%和49～66%；第20頁/共26頁過去根據(jù)形態(tài)學特征曾認為微球菌屬(Micrococcus)和葡萄球菌屬(Staphylococcus)是關(guān)系很近的兩個屬，因而長期放在一個科內(nèi)，由于G+C含量的差異(分別為30～38%和64～75%)表明它們親緣關(guān)系相當遠，現(xiàn)在根據(jù)16SrRNA序列資料已進行新的調(diào)整。第21頁/共26頁在疑難菌株鑒定、新種命名、建立一個新的分類單位時，G+C含量是一項重要的，必不可少的鑒定指標。其分類學意義主要是作為建立新分類單元的一項基本特征和把那些G+C含量差別大的種類排除出某一分類單元。G+C含量的比較主要用于分類鑒定中的否定第22頁/共26頁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之間親緣關(guān)系的遠近，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。

直接分析比較DNA的堿基排列順序------由于技術(shù)上的困難目前尚難以普遍地進行；

核酸分子雜交(hybridization)間接比較不同微生物DNA堿基排列順序的相似性第23頁/共26頁3．電子雜交

隨著微生物基因信息，特別是全基因組完全測序的不斷增加，我們可以通過各種計算機軟件對不同物種的遺傳信息進行直接比較，從而分析不同微生物間的親緣關(guān)系。第24頁/共