第一章-微生物的分類與鑒定(2學時)

環(huán)境微生物學

EnvironmentalMicrobiology洪永聰

青島農業(yè)大學生命科學學院第一章微生物的分類與鑒定

（2學時）一、微生物的分類二、微生物的鑒定三、微生物菌種的保藏分類、鑒定與命名分類（classification）：根據(jù)各種生物的相似性和進化關系將其分為類群，排放在適當?shù)姆诸悊卧需b定（identification）：是分類的操作過程，經過一系列測定來確定所研究的菌株屬于哪個類群命名（nomenclature）：根據(jù)命名的國際法規(guī)對所鑒定的菌株給以科學名稱（學名）一、微生物的分類（一）微生物的分類單元（二）微生物的命名（三）微生物的分類方法（四）微生物的分類系統(tǒng)（一）微生物的分類單元界Kingdom

門Phylum

綱Class

目Order

科Family

屬Genus

種Species-----------------------

亞種subspecies，subsp.

變型variety，var.1、種的概念種（species）：微生物分類的基本單位；是指以某個“標準菌株”為代表的具有高度特征相似性的菌株群菌株（strain）：是單個微生物細胞在人工培養(yǎng)基上繁殖而來的純培養(yǎng)物；它是微生物分類和研究工作中最基本的操作實體分離物（isolate）：是指已分離到但尚未鑒定的純培養(yǎng)物2、變型的概念變型（variety，var.）：是指微生物種以下，用某些特殊的特征加以區(qū)別的類群血清變型（serovar）：表示抗原結構不同生物變型（biovar）：表示特殊的生化或生理特征致病變型（pathovar）：表示某專一致病性噬菌體變型（phagovar）：表示對噬菌體的特異性反應形態(tài)變型（morphovar）：表示特殊的形態(tài)特征一、微生物的分類（一）微生物的分類單元（二）微生物的命名（三）微生物的分類方法（四）微生物的分類系統(tǒng)1、雙名法依照國際命名法則，采用瑞典科學家林奈（CarlvonLinne）在1753年提出的雙名法：例1.金黃色葡萄球菌

Streptococcusaureus

Rosenhach1884例2.枯草芽孢桿菌

Bacillu

subtilis（Ehrenberg）Cohn1872（二）微生物的命名斜體字正體字（一般省略）學名=屬名+種加詞+（首次定名人）+現(xiàn)名定名人+現(xiàn)名定名年份2、三名法學名=屬名+種加詞+符號subsp.或var.+亞種或變種加詞斜體字正體字（一般省略）斜體字例1.蘇云金芽孢桿菌臘螟亞種

Bacillusthuringiensis

subsp.galleria例2.丁香假單胞煙草致病變種

Pseudomonassyringae

pv.tabaci一、微生物的分類（一）微生物的分類單元（二）微生物的命名（三）微生物的分類方法（四）微生物的分類系統(tǒng)（三）微生物的分類方法1、經典分類法2、化學分類法3、數(shù)值分類法4、分子遺傳學分類法1、經典分類法經典分類法（classictaxonomy）：最常用的微生物分類方法，以形態(tài)學特征、生理生化特征、生態(tài)學特征等為依據(jù)，對微生物進行分類科以上的分類以形態(tài)結構特征為主，而科以下則以其生理生化特性和生態(tài)學特征為主2、化學分類法化學分類法（chemotaxonomy）：根據(jù)微生物細胞結構或其代謝產物的化學組分分析結果，對微生物進行分類的方法，可作為微生物分類的輔助手段分析方法：血清學檢測、氣相或液相色譜分析、質譜分析、凝膠電泳等3、數(shù)值分類法數(shù)值分類法（numericaltaxonomy）：根據(jù)被鑒定的微生物與某類群之間的相似性而進行歸類程序：選擇菌株和待測性狀→性狀編碼（＋為1，－為0）→菌株間相似性計算→聚類分析（大于85%為同種，大于65%為同屬）→樹狀圖或矩形圖4、分子遺傳學分類法分子遺傳學分類法：根據(jù)遺傳學指標（即遺傳機制和生物大分子，如DNA、蛋白質等的組成）對微生物進行分類項目：DNA的G+Cmol%分析、DNA-DNA雜交、DNA-rRNA雜交、16srRNA或18srRNA堿基序列分析等一、微生物的分類（一）微生物的分類單元（二）微生物的命名（三）微生物的分類方法（四）微生物的分類系統(tǒng)（四）微生物的分類系統(tǒng)惠特克（Whittaker,1969）五界系統(tǒng)：動物界，植物界，原生生物界，真菌界，原核生物界

沃斯（Woese，1978）三域六界系統(tǒng)：采用寡核苷酸編目法，根據(jù)16SrRNA（或18SrRNA）的堿基序列分為3個域：真細菌域，古細菌域，真核生物域動物界植物界二界系統(tǒng)1753年，瑞典學者CarolusLinnaeus：根據(jù)是具運動性和吞食性還是行固著生活和自養(yǎng)，提出把生物分為動物界(Animalis)和植物界(Plantas)

動物界植物界原生生物界三界系統(tǒng)

1860年，德國動物學家Haeckel：建議在動物界和植物界之外，增加一個由低等生物構成的第三界---原生生物界(Protista)，包括菌類、低等藻類等

四界系統(tǒng)動物界植物界原生生物界原核生物界1956年，Copeland：動物界、植物界、原生生物界（包括原生動物、真菌、部分藻類）和原核生物界(Prokaryota)

（包括細菌和藍細菌）1969年，Whittaker：根據(jù)營養(yǎng)方式的不同，認為應將真菌獨立出，而把生物重新劃分為動物界、植物界、原生生物界、真菌界(Fungi)和原核生物界五界系統(tǒng)1977年，中國學者陳世驤：建議在五界系統(tǒng)的基礎上，將病毒(Virus)和類病毒(Viroids)另立為病毒界，從而形成了六界系統(tǒng)病毒界動物界植物界真菌界原核生物界原生生物界三域學說

1978年，美國

C.R.Woese等：對生物進行16S和18SrRNA的堿基測序并比較其同源性，提出了三域六界系統(tǒng),即古細菌域(Archaebacteria),僅有古細菌界；真細菌域(Eubacteria),僅有真細菌界;真核生物域(Eucaryotes)，包括原生生物界、真菌界、植物界和動物界真細菌域古細菌域真核生物域三域六屆系統(tǒng)八界系統(tǒng)1989年，CavalierSmith：提出了八界系統(tǒng),即古細菌界、真細菌界、古真核生物界、原生動物界、藻界(Chromista)、植物界、真菌界和動物界

真細菌界植物界真菌界動物界古細菌界原生動物界藻界古真核生物界二、微生物的鑒定（一）形態(tài)學特征測定（二）生理生化特征測定（三）血清學試驗（四）核酸的堿基序列分析（五）蛋白質的氨基酸序列分析（一）形態(tài)學特征測定細胞的形態(tài)與結構：細胞的形態(tài)、大小與排列方式，細胞的結構與染色反應等培養(yǎng)性狀：菌落形態(tài)、斜面菌苔特征、液體培養(yǎng)特征等二、微生物的鑒定（一）形態(tài)學特征測定（二）生理生化特征測定（三）血清學試驗（四）核酸的堿基序列分析（五）蛋白質的氨基酸序列分析（二）生理生化特征測定生態(tài)學條件：溫度生長測定、好氧性和厭氧性測定、最適pH值測定、耐鹽性測定等碳素的利用和分解：碳水化合物的發(fā)酵試驗、檸檬酸鹽和丙二酸鹽的利用試驗、甲基紅試驗和V－P測定等氮素的利用和分解：硝酸鹽還原試驗、產氨試驗、硫化氫的產生、吲哚的產生等大分子化合物的分解：明膠液化試驗、淀粉水解試驗、石蕊牛奶試驗等產酶種類和反應特性：苯丙氨酸脫氨酶測定、氧化酶測定、過氧化氫酶測定等大腸桿菌的幾項生理生化測定結果API細菌數(shù)值鑒定系統(tǒng)二、微生物的鑒定（一）形態(tài)學特征測定（二）生理生化特征測定（三）血清學試驗（四）核酸的堿基序列分析（五）蛋白質的氨基酸序列分析（三）血清學試驗抗血清的制備：微生物細胞或代謝產物注射小白鼠或家兔，采血后制備成抗血清凝聚試驗：制備待檢菌的菌懸液；取1滴于潔凈的玻片上，加入抗血清混合，10s內觀察菌體的凝聚現(xiàn)象二、微生物的鑒定（一）形態(tài)學特征測定（二）生理生化特征測定（三）血清學試驗（四）核酸的堿基序列分析（五）蛋白質的氨基酸序列分析（四）核酸的堿基序列分析1、G+C百分比的測定2、核酸雜交3、16SrRNA堿基測序1、G+C百分比的測定測定方法：G+C含量越高，雙鏈結合牢固，Tm越高；熱變性溫度（Tm）是指紫外吸收(OD260)增加的中點值所對應的溫度應用：同屬不同種G+C含量差別應低于10-15%，同種不同菌株G+C含量差別應低于4-5%2、核酸雜交基本原理：不同菌種的同源序列之間互補結合形成雜合雙鏈；雜交率越高，其親緣關系就越近具體方法：DNA-DND雜交，DNA-rRNA雜交，核酸探針應用：雜交同源性在20~60%是同屬不同種，在60%以上為同一個種，超過70%為同一個亞種3、16SrRNA堿基測序測定方法：測定16SrRNA（原核）或18SrRNA（真核）的序列，分析比較不同菌株間的同源性應用：若差別大于3%，就應考慮是新種；若差別大于5%-7%，就應考慮是新屬構建系統(tǒng)發(fā)育樹：以rRNA作為進化指征，用來概括各種（類）生物之間的親緣關系的一種樹狀分枝的圖形綠色非硫細菌greennonsulfurbacteriaG菌grampositives紫色硫細菌purplebacteria藍細菌cyanobacteria黃桿菌屬flavobacteriathemotogaleskorarchaeota熱網(wǎng)菌屬pyrodictum熱變形菌屬thermoproteus

熱球菌屬thermococctus甲烷球菌屬methanococcus甲烷桿菌屬methanobacteriacrenarcaeoya甲烷八疊球菌methanosarcina嗜鹽菌halophilesentanoebae

粘菌類

Slimemolds動物animal真菌fungi植物plants纖毛類ciliates鞭毛類flagellates三分體trichononds微擔孢體microsporidia二分體diplononods真細菌bacteria古細菌achaca真核生物cukarya二、微生物的鑒定（一）形態(tài)學特征測定（二）生理生化特征測定（三）血清學試驗（四）核酸的堿基測序與分子雜交（五）蛋白質的氨基酸序列分析（五）蛋白質的氨基酸序列分析氨基酸測序：蛋白質的氨基酸序列直接反映mRNA順序，同源蛋白質氨基酸序列相似性越高，其親緣關系越近肽指紋圖譜測定：蛋白質的肽質量指紋圖譜可以作為種以下分類和鑒定的依據(jù)MALDI-TOF肽質量指紋圖譜

三、微生物菌種的保藏（一）菌種保藏的目的與原理（二）菌種的保藏方法（一）菌種保藏的目的與原理菌種保藏：就是根據(jù)微生物菌種特性及保藏目的的不同，給菌種以特定的條件，使其存活而得以延續(xù)目的：收集各種研究、教學和生產性菌種；高質量保藏；可提供交換和使用基本原理：將菌種保存于不良環(huán)境中，如干燥、低溫、缺氧、黑暗、營養(yǎng)饑餓等而使其代謝速率極為緩慢或處于休眠狀態(tài)；或將菌種不斷在新鮮培養(yǎng)基上轉接傳代三、微