中農(nóng)大環(huán)境微生物學(xué)課件第8章 微生物的分類和鑒定

第8章微生物的分類和鑒定第一節(jié)通用分類單元第二節(jié)

微生物在生物界的地位第三節(jié)

微生物分類鑒定的方法分類單元(taxon)又稱分類單位。

界Kingdom(拉：Regnum)

門(mén)Phylum(拉：Phylum)

綱Class(拉:Classis)

目Order(拉:Ordo)

科Family(拉:familia)

屬Genus(拉:Genus)

種Species(拉:Species)第一節(jié)通用分類單元在以上7個(gè)主要級(jí)別中，各級(jí)都可補(bǔ)充若干輔助單元，包括“亞”、“超”、“族”等。微生物種(species)的概念：是一個(gè)基本分類單元，是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)的其他物種有著明顯差異的一大群菌株的總稱。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，微生物種的劃分可以建立在基因組的精確基礎(chǔ)上。典型菌株(typestrain模式種)在微生物中，一個(gè)種只能用該種內(nèi)的一個(gè)典型菌株當(dāng)作它的具體代表，此典型菌株就成了該種的模式種或模式標(biāo)本。在微生物學(xué)中，“種”是一個(gè)抽象的概念，只有該種的許多典型性狀的模式菌株才是具體的“種”在Bifidobacteriumbifidum(兩歧雙歧桿菌)的大量菌株中，只有“ATCC29521”菌株才是模式種。新種：是指權(quán)威性的分類、鑒定手冊(cè)中從未記載過(guò)的一種新分離并鑒定過(guò)的微生物。發(fā)表時(shí)，應(yīng)在其學(xué)名后附上“sp.nov”.“Corynebacteriumpekinensesp.NovAS1.299”是我國(guó)學(xué)者自行篩選到的谷氨酸發(fā)酵菌種在正式發(fā)表時(shí)名稱。新種發(fā)表前，其模式菌株的培養(yǎng)物應(yīng)存放于永久性可靠的菌種保藏機(jī)構(gòu)，并允許研究人員取得該菌種。種的分類地位舉例界：細(xì)菌界(域)(Bacteria)

門(mén)：變形菌門(mén)(Proteobacteria)

綱：γ-變形菌綱(Zymobacteria)

目：腸桿菌目(Enterobacteriales)

科：腸桿菌科(Enterobacteriaceae)

屬：埃希氏菌屬(Escherichia)

種：大腸埃希氏菌(E.coli)大腸埃希氏菌(Escherichia.coli)域：真核域(Eukarya)

界：動(dòng)物界(Animalia)

門(mén)：脊索動(dòng)物門(mén)(Chordata)

亞門(mén)：脊椎動(dòng)物亞門(mén)(Vertebrata)

綱：哺乳綱(Mammalia)

亞綱：真獸亞綱(Eutheria)

目：靈長(zhǎng)目(Primates)

科：人科(Hominidae)

屬：人屬(Homo)

種：智人種(Homosapienssapiens)學(xué)名地區(qū)性的俗名(commonname)：大眾化和簡(jiǎn)明等優(yōu)點(diǎn)，但往往涵義不夠確切。如結(jié)核桿菌(tuberclebacillus)是Mycobacteriumtuberculosis(結(jié)核分枝桿菌)的俗名學(xué)名(scientificname)：是某一菌種的科學(xué)名稱，是按“國(guó)際命名法規(guī)”進(jìn)行命名并受國(guó)際學(xué)術(shù)界公認(rèn)的通用正式名稱。物種的學(xué)名是用拉丁詞或拉丁化的詞組成的，學(xué)名應(yīng)排斜體雙名法(binominalnomenclature)一個(gè)物種的學(xué)名由前面一個(gè)屬名(genericname)和后面一個(gè)種名加詞(specificepithet)兩部分組成。屬名的詞首須大寫(xiě)，種名加詞的字首須小寫(xiě)。

學(xué)名=屬名+種名加詞

排斜體字

例1大腸埃希氏菌（簡(jiǎn)稱“大腸桿菌”）

Escherichiacoli

例2枯草芽孢桿菌（簡(jiǎn)稱“枯草桿菌”）

Bacillussubtilis三名法(trinominalnomenclature)當(dāng)某種微生物是一個(gè)亞種(subspecies,簡(jiǎn)稱“subsp”)或變種(variety,簡(jiǎn)稱“var”)時(shí)，學(xué)名按三名法拼寫(xiě)

學(xué)名=屬名+種名加詞+符號(hào)subsp或var+亞種或變種的加詞

排斜體排正體(可省略)排斜體(不可省略)蘇云金芽孢桿菌蠟螟亞種

Bacillusthuringiensis(subsp)galleria釀酒酵母橢圓變種(橢圓釀酒酵母)

Saccharomycescerevisiae(var)ellipsiedeus屬名：表示微生物主要特征的名詞或用作名詞的形容詞，單數(shù)，第一個(gè)字母應(yīng)大寫(xiě)。其詞源來(lái)自拉丁詞、希臘詞或其他拉丁化的外來(lái)詞。Lactobacillus(乳桿菌屬)就是由兩個(gè)拉丁詞干組成，Shigella(志賀氏菌屬)由拉丁化的日本姓氏組成。當(dāng)前后有兩個(gè)或更多的學(xué)名連排在一起時(shí)，若它們的屬名相同，則后面的一個(gè)或幾個(gè)屬名可縮寫(xiě)成一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)字母，在其后加上一個(gè)點(diǎn)。Bacillus(芽孢桿菌屬)縮寫(xiě)成“B.”或“Bac.”P(pán)seudomonas(假單胞菌屬)縮寫(xiě)成“P.”或“Ps.”Aspergillus(曲霉屬)縮寫(xiě)成“A.”或“Asp.”種名加詞：代表一個(gè)物種的次要特征，與屬名一樣，種名加詞也由拉丁詞、希臘詞或拉丁化的外來(lái)詞組成，字首一律小寫(xiě)。研究中如果篩選到一株或一批菌種，屬名已確定，但種名還未確定。這時(shí)學(xué)名中的種名加詞可以暫時(shí)用“sp.”(正體,species單數(shù))或“spp.”(正體,species復(fù)數(shù))“Bacillussp.”可譯為“一種芽孢桿菌”，而“Bacillusspp.”可譯為“若干種芽孢桿菌”或“一批芽孢桿菌”。菌株：由一個(gè)獨(dú)立分離的單細(xì)胞繁殖而成的純遺傳型群體及其一切后代。一種微生物的每一不同來(lái)源的純培養(yǎng)物均可稱為某一菌種的一個(gè)菌株。①菌株是一個(gè)物種內(nèi)遺傳多態(tài)性的客觀反映，其數(shù)目是無(wú)數(shù)的②菌株這一名詞強(qiáng)調(diào)的是遺傳型純的譜系③菌株與克隆的概念相同

④同一菌種的不同菌株間，作為鑒定用的一些主要性狀相同，但一些“小”性狀可能差異很大

⑤在進(jìn)行菌種保藏、科研時(shí)，在進(jìn)行學(xué)術(shù)交流時(shí)，必須在菌種后標(biāo)出該菌株的名稱。

⑥菌株的名稱可以隨意確定，一般可用字母加編號(hào)表示舉例：大腸埃希氏菌的兩個(gè)菌株

EscherichiacoliK12(最常用的E.coli菌株)

E.coliO-157:H7(致病性E.coli，O與H代表其抗原特征)枯草芽孢桿菌的兩個(gè)菌株

BacillussubtilisAS1.398(蛋白酶生產(chǎn)菌)

B.subtilisBF7658(α淀粉酶生產(chǎn)菌種)第二節(jié)

微生物在生物界的地位隨著人們對(duì)微生物認(rèn)識(shí)的逐步深化，生物的分界歷經(jīng)兩界、三界、四界、五界甚至六界，最后又提出“三域”學(xué)說(shuō)。R.H.Whittaker的五界系統(tǒng)示意圖三域?qū)W說(shuō)(ThreeDomainsTheory)根據(jù)微生物和其他生物的16S和18SrRNA的寡核苷酸序列所建立的新分類系統(tǒng)稱為三域?qū)W說(shuō)，由美國(guó)的C.R.Woese在20世紀(jì)70年代初提出的。三個(gè)域是指細(xì)菌域(Bacteria)、古生菌域(Archaebacteria)和真核生物域(Eukarya)，與以往其他系統(tǒng)最大的差別是把原核生物分成了兩個(gè)有明顯區(qū)別的域，并與真核生物起構(gòu)成整個(gè)生命世界的三個(gè)域。三域?qū)W說(shuō)及其生物進(jìn)化譜系樹(shù)BacteriaArchaeaEukaryaSomemajorphylaofBacteriabasedon16SribosomalRNAgenesequencecomparisonsPhyla門(mén)細(xì)菌中已知的門(mén)超過(guò)80個(gè)來(lái)源：實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)、rRNA序列分析實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)得到的門(mén)themostancientphylum極端嗜熱氫氧化菌Earlyphyla也有一些嗜熱種光合細(xì)菌光合細(xì)菌多樣性最多的一個(gè)門(mén)通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育分析古菌分為兩個(gè)門(mén)：

Euryarchaeota(廣古菌)和Crenarchaeota(泉古菌)PhylogenetictreeoftheArchaeabasedon16SrRNAgenesequencecomparisons大多數(shù)極端嗜熱菌(最適溫度超過(guò)80℃)為泉古菌，其中大部分為化能自養(yǎng)菌。厭氧嗜熱嗜鹽根據(jù)16SrRNA序列繪制的古生菌系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)第三節(jié)微生物分類鑒定的方法細(xì)胞形態(tài)和習(xí)性水平：形態(tài)、運(yùn)動(dòng)、營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞組分水平：細(xì)胞壁、脂類、光合色素蛋白質(zhì)水平：氨基酸序列分析核酸水平：G+Cmol%值，核酸分子雜交，16S或18SrRNA寡核苷酸序列分析菌種鑒定的基本步驟：獲得微生物的純培養(yǎng)物測(cè)定一系列必要的鑒定指標(biāo)查找權(quán)威性的菌種鑒定手冊(cè)經(jīng)典方法(純培養(yǎng))經(jīng)典鑒定指標(biāo)形態(tài)生理、生化反應(yīng)生態(tài)特性：生長(zhǎng)溫度、與氧、pH、滲透壓的關(guān)系，與宿主關(guān)系等個(gè)體：細(xì)胞形態(tài)、大小、排列、運(yùn)動(dòng)性、特殊構(gòu)造和染色反應(yīng)等群體：菌落形態(tài)，在半固體或液體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)狀態(tài)營(yíng)養(yǎng)要求：能源、碳源、氮源、生長(zhǎng)因子酶：產(chǎn)酶種類和反應(yīng)特性等代謝產(chǎn)物：種類、產(chǎn)量、顏色和顯色反應(yīng)等對(duì)藥物的敏感性生活史，有性生殖情況血清學(xué)反應(yīng)對(duì)噬菌體的敏感性其他目前細(xì)菌鑒定的權(quán)威手冊(cè)是《伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)》(Bergey’sManualofSystematicBacteriology)。該手冊(cè)集國(guó)際學(xué)術(shù)界的權(quán)威學(xué)者不斷地集體修訂，成了各國(guó)微生物分類學(xué)界公認(rèn)的經(jīng)典佳作?，F(xiàn)代方法核酸分析DNA堿基比例的測(cè)定：GC值(GCvalue)

核酸分子雜交rRNA核苷酸序列分析DNA堿基比例的測(cè)定①親緣關(guān)系近的種，GC比接近，但

反之不成立②GC比差距大，親緣關(guān)系遠(yuǎn)③種內(nèi)GC比差別在2.5~4%之間

大于5%可認(rèn)為不同種

超過(guò)10%可認(rèn)為是不同的屬核酸分子雜交DNA-DNADNA-rRNArRNA-rRNA采用人工的方法對(duì)兩條不同來(lái)源的單鏈核酸進(jìn)行復(fù)性，重新構(gòu)建一條新的雜合雙鏈核酸的技術(shù)，稱為核酸雜交。比GC比更細(xì)致、精確DNA-DNA當(dāng)一群GC比5%以內(nèi)的菌株進(jìn)行鑒定時(shí)，必須通過(guò)DNA-DNA分子雜交DNA-DNA雜交同源性超過(guò)60%，為同種DNA-DNA雜交同源性超過(guò)70%，為同亞種DNA-DNA雜交同源性在20~60%，為同屬16SrRNA核苷酸序列分析在約38億年的生物進(jìn)化歷史中，rRNA始終執(zhí)行著相同的生理功能，因此其核苷酸序列的變化比DNA中的相應(yīng)變化慢得多和保守得多。它們普遍存在于一切細(xì)胞內(nèi)生理功能穩(wěn)定(functionallyconstant)保守