基礎(chǔ)微生物學：第九章 微生物分類

第九章微生物分類

分類(classification)：根據(jù)各種細菌的相似性和進化關(guān)系將其分群歸類。分類學涉及三個相互依存又有區(qū)別的組成部分：鑒定分類、命名、p.132命名(nomenclature)：是根據(jù)命名法規(guī)，對所鑒定的菌株給以科學的名稱。鑒定(identification或determination)：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。一、系統(tǒng)分類單元界（Kingdom）(Regnum)/域Domain門（Phylum）(Phylum)綱（Class）(Classis)目（Order）(Ordo)科（Family）(Familia)屬（Genus）(Genus)種（Species）(Species)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)：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；用實驗方法(如通過誘變)所獲得的某一菌株的變異型，也可以稱為一個新的菌株，以便與原來的菌株相區(qū)別。菌株是微生物分類和研究工作中最基礎(chǔ)的操作實體3）種（species）：物種，生物分類中基本的分類單元和分類等級。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：具有高度特征相似性的菌株群，這個菌株群與其他類群的菌株有很明顯的區(qū)別。4）變種：從自然界分離到的微生物純種，如果與典型種之間存在某些特征的差別，而這些特征又是穩(wěn)定遺傳的，則可將這一純種稱為典型種的變種5)小種（亞種):實驗室中獲得的微生物變異型稱為小種或亞種。6）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細菌分類系統(tǒng)最有代表性和最有影響的細菌分類系統(tǒng)

《伯杰氏細菌鑒定手冊》

（Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)1923年,1925年,1930年,1934年,1939年,1948年,1957年,1974年分別出版了第一至第八版，1994年出了第九版以形態(tài)、生理生化、G+Cmol%、生態(tài)分布等特征為主《伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》（Bergey’sManualofSystematicBacteriology)以生理生化、G+Cmol%、系統(tǒng)發(fā)育地位等為主——體現(xiàn)了現(xiàn)代分子生物學的研究成果Bergey'sManualofSystematicBacteriology

1stEditionJohnG.Holt,Editor-in-Chief

Williams&Wilkins,Baltimore,MD

Publishedin4volumes:Volume1(1984)Gram-negativeBacteriaofgeneral,medical,orindustrialimportanceISBN0-683-04108-8Volume2(1986)Gram-positiveBacteriaotherthanActinomycetes

ISBN0-683-07893-3Volume3(1989)Archaeobacteria,Cyanobacteria,andremainingGram-negativeBacteria

ISBN0-683-07908-5Volume4(1989)ActinomycetesISBN0-683-09061-52001年開始出版第二版“系統(tǒng)細菌學手冊”。在“系統(tǒng)細菌學手冊”第二版中，完全按照用分子生物學技術(shù)方法揭示的細菌和古菌的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系來進行編排，分成古菌域和細菌域?qū)W名：屬名+種名+(首次定名人)+現(xiàn)定名人+現(xiàn)名定名年份二、微生物的命名

微生物的命名按國際命名法命名，即Linna所創(chuàng)立的“雙名法”每一種微生物都用屬與種命名，由2個拉丁詞或希臘詞或拉丁化了的其他文字組成。屬名和種名用斜體表達屬名在前，用拉丁名詞表示微生物的構(gòu)造、形態(tài)、某科學家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大寫種名在后，第一字母小寫。用拉丁形容詞表示，描述微生物的色素、形狀、來源、病名、地名、某科學家的名字等等在種名后，附上命名者的姓和命名年份Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919Bacillussubtilis(Ehrenberg)Cohn1872Rhizobium

huakuiiMesorhizobiumtianshaneCorynebacteriumpekinenseChenetal

djl-6:培養(yǎng)36hr完全降解100ppm的多菌靈農(nóng)藥慶笙紅球菌

Rhodococcusqingshengensisnov.Rhodococcusqingshengiinov.Saccharomycescerevisiae(subsp.)ellipsoideus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.微生物的命名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)送交菌種保藏機構(gòu)保藏，以便備查考和索取。菌種保藏機構(gòu)美國典型微生物菌種保藏中心,AmericanTypeCultureCollection(ATCC)

網(wǎng)址：中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心,AgriculturalCultureCollectionofChina（ACCC）

網(wǎng)址：

中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心,ChinaCenterofIndustrialCultureCollection(CICC)

網(wǎng)址：/

中國普通微生物保藏管理中心,ChinaGeneralMicrobiologicalCultureCollectionCente(CGMCC)

網(wǎng)址：/中國典型培養(yǎng)物保藏中心,(ChinaCenterforTypeCultureCollection(CCTCC)

網(wǎng)址：

/三.細菌的鑒定形態(tài)學特征、生理學特征、生態(tài)學特征從不同層次(細胞的、分子的)，用不同學科(化學、物理學、遺傳學、免疫學等)的技術(shù)方法來研究和比較不同微生物的細胞、細胞組分或代謝產(chǎn)物，從中發(fā)現(xiàn)的反映微生物類群特征的資料。生物分類的傳統(tǒng)指標：(一)形態(tài)學特征群體形態(tài)：表面、邊沿、顏色、透明度個體形態(tài)：染色特性、特殊的細胞結(jié)構(gòu)、運動性、(二)生理生化特征代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)類型；與氧的關(guān)系；對溫度的適應(yīng)性；對pH的適應(yīng)性；對滲透壓的適應(yīng)性；測定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多；與微生物的酶和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)直接相關(guān)；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是對微生物基因組的間接比較形態(tài)和生理生化特征是最常用的細菌分類、鑒定指標（三）、細菌的數(shù)值分類—統(tǒng)計分類法操作分類單位(OTU)數(shù)值分類的五個步驟：選擇菌株和待測性狀性狀編碼相似性計算進行簇群分析分類結(jié)果的表示

Ssm=(a+d)/(a+b+c+d)Sj=a/(a+c+b)利用現(xiàn)代計算機技術(shù)對擬分類的微生物按大量表型性狀的相似性程度進行統(tǒng)計歸類的方法。分子分類法 在分子水平上對生物個體的信息大分子DNA、RNA和蛋白質(zhì)進行研究，將獲得的遺傳信息用于對生物個體的分類鑒定。原核生物中，目前常用的分子分類法包括G+Cmol%、DNA-DNA雜交、16srRNA序列分析及DNA指紋圖譜等。(四)核酸的堿基組成和分子雜交與形態(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。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。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。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。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%；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。

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%2.核酸分子雜交：a）DNA-DNA雜交；b）DNA-rRNA雜交；c）rRNA-rRNA雜交；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3.16SrDNA16SrRNA被普遍公認為是一把好的譜系分析的“分子尺”：1）rRNA具有重要且恒定的生理功能；2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列區(qū)域，又有中度保守和高度變化的序列區(qū)域，因而它適用于進化距離不同的各類生物親緣關(guān)系的研究；3）16SrRNA分子量大小適中，便于序列分析；4）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同源分子是18SrRNA)。因此它可以作為測量各類生物進化的工具。利用16SrRNA建立分子進化樹的美國科學家

CarlWoese

16SrRNA系統(tǒng)發(fā)育樹名稱VP試驗產(chǎn)硫化氫試驗過氧化氫酶水解淀粉糖發(fā)酵試驗硝酸鹽還原試驗氧化酶試驗吲哚試驗I18--+---+-IV4-++--++---III10-++-+++-IV8-+--+++---IV10--++---+-55-++--++---59--+++-+++--63--+-----I6-++--+++--I121-+--++++-I122-++-+-++--I15----+---I100-+++++-+++-I101-++-+-++--III13-+++-+---IV9-++++++--23-++--++--TotalDNAextraction16srDNA擴增16srDNA擴增ATGCCTGCAGGTCGACGATTTACCTTGTTACGACTTCACCCCAATCATCGGTCCCACCTTCGACGGCTGCCTCCAAGAGGTTGGCCCACCGGCTTCAGGTGTTACCGACTTTCGTGGTGTGACGGGCGGTGTGTACAAGACCCGGGAACGTATTCACCGTGGCATTCTGATCCACGATTACTAGCGATTCCAGCTTCATGGAGTCGAGTTGCAGACTCCAATCCGAACTGAGAACAGTTTTATGGGATTCGCTTGGCCTCGCGGCTTAGCTGCCCTTTGTAACCTGTCCATTGTAGTACGTGTGTAGCCCAAATCATAAGGGGCATGATGATTTGACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTGTCACCGGCAGTCTCATTAGAGTGCCCAACTGAATGCTGGCAACTAATGATAAGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCCAACATCTCACGACACGAGCTGACGACAACCATGCACCACCTGTCACTCTGCCCCGAAGGGAAACCCTGTCTCCAGGGTGGTCAGAGGATGTCAAGATTTGGTAAGGTTCTTCGCGTTGCTTCGAATTAAACCACATGCTCCACCGCTTGTGCGGGTCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTCAACCTTGCGGCCGTACTCCCCAGGCGGAGGTGCTTAATGCGTTAGCTGCAGCACTAAGGGGCGGAAACCCCTAACACTTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGACTAGCAGGGTATCTAATCCTGTTTGATCCCCACGCTTTCGCACCTCAGCGTCAGTTGCAGACCAGAGAGCCGCCTTCGCCACTGGTGTTCCTCCATATCTCTGCGCATTTCACCGCTACACATGGAATTCCACTCTCCTCTTCTGCACTCAAGTCCGCCAGTTTCCAATGACCCTCCCCGGTTGAGCCGGGGGCTTTCACATCAGACTTAACGAACCGCCTACGCGCGCTTTACGCCCAATAATTCCGGATAACGCTTGCCACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTGGCTTTCTGGTCAGGTACCGTCACCCGACGGGCAGTTACTCCCGTCGGCGTTCTTCCCTGACAACAGAGTTTTACGAGCCGAAACCCTTCTTCACTCACGCGGCGTTGCTCCGTCAGACTTTCGTCCATTGCGGAAGATTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGATCACCCTCTCAGGTCGGCTACGCATCGTCGCCTTGGTGGGCCGTTACCCCACCAACCAGCTAATGCGCCGCAGGCCCATCCATCAGTGACAGCCAAAAGACCGCCTTTCAACTTTCCCACCTGTGTGGAAAAGGATTATCCGGTATTAGCCACGGTTTCCCGTGGTTATCCCAGTCTGATGGGCAGGTTGCCTACGTGTTACTCACCCGTCCGCCACTCGCGTCACAGGAGCAAGCTCCTGTGACGCGCGTTCGACTTGCATGTATTAGGCACGCCGCCAGCGTTCATCCTGAGCCAGGATCAAACTCTAATCTCTAGAGGATCCCCGGGTACCGAGCTCGAAT美國國立衛(wèi)生研究院國立生物技術(shù)信息中心玫瑰耐鹽球菌基于16SrDNA序列同源性的菌株I15和相關(guān)芽孢類桿菌的系統(tǒng)發(fā)育樹Phylogenetictreebasedonthe16SrDNAsequencesshowingtherelationshipsofstrainI15withthemostc