微生物的進(jìn)化、系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定

1、微生物的系統(tǒng)發(fā)育微生物的系統(tǒng)發(fā)育和分類鑒定和分類鑒定第一節(jié)第一節(jié) 進(jìn)化的測(cè)量指征進(jìn)化的測(cè)量指征第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)菌分類命名概述細(xì)菌分類命名概述第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌分類鑒定技術(shù)細(xì)菌分類鑒定技術(shù)地球上開始出現(xiàn)生命，主要是些類似簡(jiǎn)單桿狀地球上開始出現(xiàn)生命，主要是些類似簡(jiǎn)單桿狀細(xì)菌的原始生物。細(xì)菌的原始生物。地球形成，大約地球形成，大約46億年前億年前；大約大約35億年前，通過億年前，通過“前生命的化學(xué)進(jìn)化前生命的化學(xué)進(jìn)化”過程；過程；漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程千姿百態(tài)的生物種類千姿百態(tài)的生物種類形成于形成于35億年前的微生物化石億年前的微生物化石主要是些類似簡(jiǎn)單桿狀細(xì)菌的原始生物主要是些類似簡(jiǎn)單桿狀細(xì)

2、菌的原始生物形成于形成于8.5億年前的微生物化石億年前的微生物化石20億年前以后的巖石中的微生物的化石形態(tài)多樣性明顯增多億年前以后的巖石中的微生物的化石形態(tài)多樣性明顯增多形成于10億年前的微生物化石形態(tài)上非常類似于形態(tài)上非常類似于現(xiàn)代的藍(lán)細(xì)菌，現(xiàn)代的藍(lán)細(xì)菌，進(jìn)行不產(chǎn)氧光合作用的光能自養(yǎng)進(jìn)行不產(chǎn)氧光合作用的光能自養(yǎng)菌，及菌，及化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)的硫細(xì)菌?；軣o機(jī)營(yíng)養(yǎng)的硫細(xì)菌。形態(tài)上類似于形態(tài)上類似于現(xiàn)代的綠藻（真核生物）現(xiàn)代的綠藻（真核生物）進(jìn)化進(jìn)化(evolution)：生物與其生存環(huán)境相互作用過程中，生物與其生存環(huán)境相互作用過程中，其遺傳系統(tǒng)隨時(shí)間發(fā)生一系列不可逆的改變，在大多其遺傳系統(tǒng)隨時(shí)間發(fā)生

3、一系列不可逆的改變，在大多數(shù)情況下，導(dǎo)致生物表型改變和對(duì)生存環(huán)境的相對(duì)適應(yīng)。數(shù)情況下，導(dǎo)致生物表型改變和對(duì)生存環(huán)境的相對(duì)適應(yīng)。今天仍生存在地球上的生物種類，今天仍生存在地球上的生物種類，彼此之間都有或遠(yuǎn)或近的歷史淵源。彼此之間都有或遠(yuǎn)或近的歷史淵源。最原始的生命最原始的生命漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程千姿百態(tài)的生物種類千姿百態(tài)的生物種類系統(tǒng)發(fā)育系統(tǒng)發(fā)育(phylogeny)：各類生物進(jìn)化的歷史。各類生物進(jìn)化的歷史。分類分類(classification)：根據(jù)生物特性根據(jù)生物特性的特征的相似程度的特征的相似程度 將其分群歸類。將其分群歸類。地球上的物種估計(jì)大約有地球上的物種估計(jì)大約有150萬，

4、其中微生物超過萬，其中微生物超過15萬種，萬種，而且其數(shù)目還在不斷增加。而且其數(shù)目還在不斷增加。從進(jìn)化論誕生以來，已經(jīng)成為生物學(xué)家普遍接受的分類原則。生物分類的二種基本原則生物分類的二種基本原則a）根據(jù)表型表型(phenetic)(phenetic)特征的相似程度分群歸類，這種 表型分類重在應(yīng)用，不涉及生物進(jìn)化或不以反映生 物親緣關(guān)系為目標(biāo)；b）按照生物系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性水平生物系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性水平來分群歸類，其目標(biāo) 是探尋各種生物之間的進(jìn)化關(guān)系，建立反映生物系 統(tǒng)發(fā)育的分類系統(tǒng)。生物系統(tǒng)學(xué)生物系統(tǒng)學(xué)第一節(jié)第一節(jié) 進(jìn)化的測(cè)量指征進(jìn)化的測(cè)量指征70年代以前，生物類群間的親緣關(guān)系判斷的主要根據(jù)：年代以前

5、，生物類群間的親緣關(guān)系判斷的主要根據(jù)：形態(tài)特征、形態(tài)特征、生理生化、生理生化、行為習(xí)性，等等行為習(xí)性，等等少量的化石資料少量的化石資料一、進(jìn)化指征的選擇一、進(jìn)化指征的選擇表型特征表型特征原核生物的特點(diǎn)：原核生物的特點(diǎn)：形體微小、形體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、缺少有性繁殖過程。缺少有性繁殖過程。b b）形態(tài)特征在不同類）形態(tài)特征在不同類群中進(jìn)化速度差異很大，僅群中進(jìn)化速度差異很大，僅 根據(jù)形態(tài)推斷進(jìn)化關(guān)系往往不準(zhǔn)確；根據(jù)形態(tài)推斷進(jìn)化關(guān)系往往不準(zhǔn)確；根據(jù)形態(tài)學(xué)特征推斷微生物之間的親緣關(guān)系的缺點(diǎn)：根據(jù)形態(tài)學(xué)特征推斷微生物之間的親緣關(guān)系的缺點(diǎn)：a a）由于微生物可利用的形態(tài)特征少，很難把所有）由于微生

6、物可利用的形態(tài)特征少，很難把所有 生物放在同一水平上進(jìn)行比較；生物放在同一水平上進(jìn)行比較；六、七十年代以后：六、七十年代以后：分析和比較生物大分子（分析和比較生物大分子（蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNARNA和和DNADNA）的結(jié)構(gòu)特征。）的結(jié)構(gòu)特征。進(jìn)化鐘進(jìn)化鐘分子計(jì)時(shí)器分子計(jì)時(shí)器判斷各類微生物乃至所有生物的進(jìn)化關(guān)系判斷各類微生物乃至所有生物的進(jìn)化關(guān)系利用利用16SrRNA建立分子進(jìn)化樹的美國(guó)科學(xué)家建立分子進(jìn)化樹的美國(guó)科學(xué)家 Carl Woese 進(jìn)化速率恒定進(jìn)化速率恒定分子序列進(jìn)化的改變量分子序列進(jìn)化的改變量(氨基酸或核苷酸替換數(shù)或替換百分率氨基酸或核苷酸替換數(shù)或替換百分率) 與分子進(jìn)化的時(shí)間成正比

7、。與分子進(jìn)化的時(shí)間成正比。1 生物大分子作為進(jìn)化標(biāo)尺依據(jù)生物大分子作為進(jìn)化標(biāo)尺依據(jù)a）在兩群生物中，如果同一種分子的序列差異很大時(shí)，）在兩群生物中，如果同一種分子的序列差異很大時(shí)，-進(jìn)化距離遠(yuǎn)，進(jìn)化過程中很早就分支了。進(jìn)化距離遠(yuǎn)，進(jìn)化過程中很早就分支了。b）如果兩群生物同一來源的大分子的序列基本相同，）如果兩群生物同一來源的大分子的序列基本相同，-處在同一進(jìn)化水平上。處在同一進(jìn)化水平上。為什么為什么蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNA和和DNA序列序列可以作為進(jìn)化的分子計(jì)時(shí)器？可以作為進(jìn)化的分子計(jì)時(shí)器？2 作為進(jìn)化標(biāo)尺的生物大分子的選擇原則作為進(jìn)化標(biāo)尺的生物大分子的選擇原則大量的資料表明：功能重要的大分子、

8、或者大分子中功能重要大量的資料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要的區(qū)域，比功能不重要的分子或分子區(qū)域進(jìn)化變化速度低。的區(qū)域，比功能不重要的分子或分子區(qū)域進(jìn)化變化速度低。1）在所研究的種群范圍內(nèi)，它必須是）在所研究的種群范圍內(nèi)，它必須是普遍存在普遍存在的的2）在所有的物種中該分子的）在所有的物種中該分子的功能是相同功能是相同的的3）為了鑒定大分子序列的同源位置或同源區(qū)，要求所選擇的分子序列必須）為了鑒定大分子序列的同源位置或同源區(qū)，要求所選擇的分子序列必須能能嚴(yán)格線性排列嚴(yán)格線性排列，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析比較，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析比較4）分子上序列的）分子上序列的改變（突變）頻率應(yīng)與進(jìn)

9、化的測(cè)量尺度改變（突變）頻率應(yīng)與進(jìn)化的測(cè)量尺度相適應(yīng)相適應(yīng)二、二、RNA作為進(jìn)化的指征作為進(jìn)化的指征16S rRNA被普遍公認(rèn)為是一把好的譜系分析的被普遍公認(rèn)為是一把好的譜系分析的“分子尺分子尺”1）rRNA具有具有重要且恒定的生理功能重要且恒定的生理功能；2）在）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，因而它的序列區(qū)域，因而它適用于進(jìn)化距離不同適用于進(jìn)化距離不同的各類生物親緣關(guān)系的研究；的各類生物親緣關(guān)系的研究；3）16SrRNA分子量大小適中分子量大小適中，便于序列分析；，便于序列分析；4）

10、16S rRNA的基因（的基因（16S rDNA）在細(xì)胞中）在細(xì)胞中含量大含量大（約占細(xì)胞中（約占細(xì)胞中RNA 90%),也也易于提取易于提取;5）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中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真核生物中其同源分子是 18SrRNA)。因此它可以作為。因此它可以作為測(cè)量各類生物進(jìn)化的工具測(cè)量各類生物進(jìn)化的工具。三、三、rRNA和系統(tǒng)發(fā)育樹和系統(tǒng)發(fā)育樹1. rRNA的順序和進(jìn)化的順序和進(jìn)化培養(yǎng)微生物培養(yǎng)微生物提取總的提取總的DNA作為模板作為模板rDNA序列測(cè)定序列測(cè)定分析比較分析比較微生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系微生物之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系PCR反應(yīng)擴(kuò)

11、增反應(yīng)擴(kuò)增16SrDNA片段片段特征序列或序列印記（特征序列或序列印記（signature sequence）通過對(duì)通過對(duì)r RNA全序列資料的分析比較（特別是采用計(jì)算全序列資料的分析比較（特別是采用計(jì)算機(jī)）發(fā)現(xiàn)的在機(jī)）發(fā)現(xiàn)的在不同種群水平上的特異特征性寡核苷酸序不同種群水平上的特異特征性寡核苷酸序列，或列，或在某些特定的序列位點(diǎn)上出現(xiàn)的單堿基印記。在某些特定的序列位點(diǎn)上出現(xiàn)的單堿基印記。特征序列特征序列有助于有助于迅速確定某種微生物的迅速確定某種微生物的分類歸屬，或建立新的分類單位。分類歸屬，或建立新的分類單位。2. 系統(tǒng)發(fā)育樹系統(tǒng)發(fā)育樹(phylogenetic tree)通過比較通過比較

12、生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為系統(tǒng)發(fā)育樹，生物大分子序列差異的數(shù)值構(gòu)建的系統(tǒng)樹稱為系統(tǒng)發(fā)育樹，其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是用一種樹狀分枝的圖型來概括各種用一種樹狀分枝的圖型來概括各種( (類類) )生物之間的親緣關(guān)生物之間的親緣關(guān)系。系。分枝的末端和分枝的連接點(diǎn)稱為分枝的末端和分枝的連接點(diǎn)稱為結(jié)，結(jié)，代表生物類群，分枝末端的代表生物類群，分枝末端的結(jié)代表仍生存的種類。系統(tǒng)樹可能有結(jié)代表仍生存的種類。系統(tǒng)樹可能有時(shí)間比時(shí)間比例例，或者用兩個(gè)結(jié)之，或者用兩個(gè)結(jié)之間的分枝間的分枝長(zhǎng)度變化長(zhǎng)度變化來表示分子序列的差異數(shù)值。來表示分子序列的差異數(shù)值。16 S r RNA系統(tǒng)發(fā)育樹生命的第三種形式生命的第三

13、種形式-古生菌古生菌動(dòng)物界和植物界動(dòng)物界和植物界原核生物和真核生物（原核生物和真核生物（20世紀(jì)世紀(jì)60年代）年代）古細(xì)菌古細(xì)菌真細(xì)菌真細(xì)菌真核生物真核生物（1977.Carl Woese）古生菌古生菌細(xì)菌細(xì)菌真核生物真核生物（1990.Carl Woese）原核生物原核生物界界域域(domain)隨著越來越多的微生物的全基因組序列的測(cè)定，人們發(fā)現(xiàn)隨著越來越多的微生物的全基因組序列的測(cè)定，人們發(fā)現(xiàn)生物在進(jìn)化中存在著生物在進(jìn)化中存在著非常廣泛的水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象非常廣泛的水平基因轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，很多，很多科學(xué)家都認(rèn)為科學(xué)家都認(rèn)為不能僅靠對(duì)不能僅靠對(duì)16SrRNA的序列的序列比較來確定生物比較來確定生物之

14、間的親緣關(guān)系，還必須借助各種信息對(duì)這個(gè)進(jìn)化樹進(jìn)行之間的親緣關(guān)系，還必須借助各種信息對(duì)這個(gè)進(jìn)化樹進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)。Carl Woose的的rRNA進(jìn)化樹完美無缺？進(jìn)化樹完美無缺？水平基因轉(zhuǎn)移水平基因轉(zhuǎn)移也有的稱為也有的稱為側(cè)向基因轉(zhuǎn)移側(cè)向基因轉(zhuǎn)移，區(qū)別于一般的親本，區(qū)別于一般的親本和其后代之間遺傳信息的垂直傳遞形式。和其后代之間遺傳信息的垂直傳遞形式。分類是認(rèn)識(shí)客觀事物的一種基本方法。我們要認(rèn)識(shí)、分類是認(rèn)識(shí)客觀事物的一種基本方法。我們要認(rèn)識(shí)、研究和利用各種微生物資源也必須對(duì)它們進(jìn)行分類。研究和利用各種微生物資源也必須對(duì)它們進(jìn)行分類。分類(classification)：根據(jù)一定的原則根據(jù)一定的原則

15、(表型特征相似性或系統(tǒng)發(fā)育表型特征相似性或系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性相關(guān)性)對(duì)微生物進(jìn)行分群歸類，根據(jù)相似性或相關(guān)性水平排列成對(duì)微生物進(jìn)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(duì)各個(gè)分類群的特征進(jìn)行描述，以便查考和對(duì)未被分類的系統(tǒng)，并對(duì)各個(gè)分類群的特征進(jìn)行描述，以便查考和對(duì)未被分類的微生物進(jìn)行鑒定；微生物進(jìn)行鑒定；(根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的過程根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的過程)分類學(xué)涉及三個(gè)相互依存又有區(qū)別的組成部分：分類學(xué)涉及三個(gè)相互依存又有區(qū)別的組成部分：鑒定鑒定分類、分類、命名、命名、第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)菌分類細(xì)菌分類命名命名(nomenclature)：是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個(gè)分類群一個(gè)專有：是根據(jù)命

16、名法規(guī)，給每一個(gè)分類群一個(gè)專有的名稱；的名稱；(分類系統(tǒng)建立過程中的步驟之一分類系統(tǒng)建立過程中的步驟之一)鑒定鑒定(identification或或determination)：借助于現(xiàn)有的微生物分類：借助于現(xiàn)有的微生物分類系統(tǒng)，通過特征測(cè)定，確定未知的、或新發(fā)現(xiàn)的、或未明確分類系統(tǒng)，通過特征測(cè)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。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根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)確定未知微生物分類歸屬的過程)主要以細(xì)菌為例介紹微生物分類、命名和鑒定的有關(guān)知識(shí)主要以細(xì)菌為例介紹微生物分類、命名和鑒定的有關(guān)知識(shí)一、分類單元

17、及其等級(jí)界門綱目科屬種根據(jù)根據(jù)Carl Woese的的理論，現(xiàn)在還在界理論，現(xiàn)在還在界之上使用域之上使用域(domain) （把全部生物先分為（把全部生物先分為古生菌域、細(xì)菌域和古生菌域、細(xì)菌域和真核生物域，真核生物域，域下面再分界。）域下面再分界。）常用的細(xì)菌分類學(xué)術(shù)語(yǔ)：常用的細(xì)菌分類學(xué)術(shù)語(yǔ)：1）培養(yǎng)物）培養(yǎng)物(culture)：一定時(shí)間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)胞群或生長(zhǎng)物。如微一定時(shí)間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)胞群或生長(zhǎng)物。如微 生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物等。生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物等。2）菌株）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)物都可以從自然界中分離得到的任何一

18、種微生物的純培養(yǎng)物都可以稱為微生物的一個(gè)菌株；用實(shí)驗(yàn)方法稱為微生物的一個(gè)菌株；用實(shí)驗(yàn)方法(如通過誘變?nèi)缤ㄟ^誘變)所獲得的某一菌株的變異型，所獲得的某一菌株的變異型，也可以稱為一個(gè)新的菌株，以便與原來的菌株相區(qū)別。也可以稱為一個(gè)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(shí)體菌株是微生物分類和研究工作中最基礎(chǔ)的操作實(shí)體Bacillus subtilisASI.398Bacillus subtilisBF7658生產(chǎn)蛋白酶生產(chǎn)蛋白酶生產(chǎn)生產(chǎn)淀粉酶淀粉酶2）菌株）菌株(strain)：3）型）型(form或或type)：常指亞種以下的細(xì)分。當(dāng)同種或同亞種不同菌常指亞種以

19、下的細(xì)分。當(dāng)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(shí)，可以細(xì)分為不同的型。株之間的性狀差異，不足以分為新的亞種時(shí)，可以細(xì)分為不同的型。例如抗原特征的差異分為不同的血清型；對(duì)噬菌體裂解反應(yīng)的例如抗原特征的差異分為不同的血清型；對(duì)噬菌體裂解反應(yīng)的不同分為不同的噬菌型等不同分為不同的噬菌型等高等生物中，“生殖隔離”被看作是區(qū)分物種的標(biāo)準(zhǔn)菌株與型的區(qū)別：菌株與型的區(qū)別：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(xué)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(xué)依據(jù)，依據(jù)，不同型的細(xì)菌之間存在鑒別性特征的差異，命名或鑒定不同的型不同型的細(xì)菌之間存在鑒別性特征的差異，命

20、名或鑒定不同的型必需有分類學(xué)依據(jù)。必需有分類學(xué)依據(jù)。4）種（）種（species）：）： 物種，生物分類中基本的分類單元和分類等級(jí)。物種，生物分類中基本的分類單元和分類等級(jí)。高等生物中，高等生物中，“生殖隔離生殖隔離”被看作是區(qū)分物種的標(biāo)準(zhǔn)被看作是區(qū)分物種的標(biāo)準(zhǔn)微生物的種：具有高度特征相似性的菌株群，這個(gè)菌株群與其微生物的種：具有高度特征相似性的菌株群，這個(gè)菌株群與其 他類群的菌株有明顯的區(qū)別。他類群的菌株有明顯的區(qū)別。二、微生物的命名二、微生物的命名命名：給予菌種一個(gè)科學(xué)名稱。菌種的學(xué)名是命名：給予菌種一個(gè)科學(xué)名稱。菌種的學(xué)名是按照按照國(guó)際細(xì)菌命名法規(guī)國(guó)際細(xì)菌命名法規(guī)命名的國(guó)際學(xué)術(shù)命名的國(guó)際

21、學(xué)術(shù)界公認(rèn)，并通用的名稱。界公認(rèn)，并通用的名稱。雙名法雙名法，由二個(gè)拉丁字或希臘字或拉丁化了的其它文字，由二個(gè)拉丁字或希臘字或拉丁化了的其它文字組成，一般用組成，一般用斜體斜體表示表示屬名在前，一般用拉丁字名詞表示，字首字母大寫屬名在前，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，全部小寫種名在后，常用拉丁文形容詞表示，全部小寫例如：例如： Bacillus subtilis 枯草芽孢桿菌枯草芽孢桿菌由于細(xì)菌分類單元的劃分缺乏一個(gè)易于操作的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由于細(xì)菌分類單元的劃分缺乏一個(gè)易于操作的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為了減少因采用不同標(biāo)準(zhǔn)界定分類單元所造成的混亂，為了減少因采用不同標(biāo)準(zhǔn)界定

22、分類單元所造成的混亂，細(xì)菌系統(tǒng)分類也像其他生物分類一樣采用細(xì)菌系統(tǒng)分類也像其他生物分類一樣采用“模式概念模式概念”種和亞種指定模式菌株（種和亞種指定模式菌株（type strain）；）；亞屬和屬指定模式種（亞屬和屬指定模式種（type species）；）；屬以上至目級(jí)分類單元指定模式屬（屬以上至目級(jí)分類單元指定模式屬（type genus）；）；模式菌株應(yīng)送交菌種保藏機(jī)構(gòu)保藏，以便備查考和索取。模式菌株應(yīng)送交菌種保藏機(jī)構(gòu)保藏，以便備查考和索取。伯杰氏手冊(cè)伯杰氏手冊(cè)伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)伯杰氏鑒定細(xì)菌學(xué)手冊(cè)(Bergeys Manual of Determinative Bacteriolog

23、y)美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的細(xì)菌學(xué)教美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的細(xì)菌學(xué)教授伯杰授伯杰(D.Bergey)(1860-1937)1957年第七版后，由于越來越廣泛地年第七版后，由于越來越廣泛地吸收了國(guó)際上細(xì)菌分類學(xué)家參加編寫吸收了國(guó)際上細(xì)菌分類學(xué)家參加編寫(如如1974年第八版，撰稿人多達(dá)年第八版，撰稿人多達(dá)130多多位，涉及位，涉及15個(gè)國(guó)家；現(xiàn)行版本撰稿人個(gè)國(guó)家；現(xiàn)行版本撰稿人多達(dá)多達(dá)300多人，涉及近多人，涉及近20個(gè)國(guó)家個(gè)國(guó)家)，所，所以它以它的近代版本反映了出版年代細(xì)菌的近代版本反映了出版年代細(xì)菌分類學(xué)的最新成果，因而逐漸確立了分類學(xué)的最新成果，因而逐漸確立了在國(guó)際上對(duì)細(xì)菌進(jìn)行全面分在國(guó)際上對(duì)細(xì)菌

24、進(jìn)行全面分類的權(quán)威地位。類的權(quán)威地位。伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊(cè)(Bergeys Manual of Systematic Bacteriology)伯杰氏手冊(cè)伯杰氏手冊(cè)是目前進(jìn)行細(xì)菌分類、鑒定的最重是目前進(jìn)行細(xì)菌分類、鑒定的最重要依據(jù)，其特點(diǎn)是描述非常詳細(xì)，包括對(duì)細(xì)菌各要依據(jù)，其特點(diǎn)是描述非常詳細(xì)，包括對(duì)細(xì)菌各個(gè)屬種的特征及進(jìn)行鑒定所需做的實(shí)驗(yàn)的具體方個(gè)屬種的特征及進(jìn)行鑒定所需做的實(shí)驗(yàn)的具體方法。法。（20世紀(jì)80年代末期）第三節(jié)第三節(jié) 細(xì)菌分類鑒定的特征和技術(shù)細(xì)菌分類鑒定的特征和技術(shù)1、獲得微生物的純培養(yǎng)物；、獲得微生物的純培養(yǎng)物；細(xì)菌鑒定的主要步驟：細(xì)菌鑒定的主要步驟：2、測(cè)定一系列必要的指標(biāo)

25、；、測(cè)定一系列必要的指標(biāo)；3、查找權(quán)威性鑒定手冊(cè)，確定細(xì)菌分類地位。、查找權(quán)威性鑒定手冊(cè)，確定細(xì)菌分類地位。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，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(xué)意義，都可以作為分類鑒定的依據(jù)。都有分類學(xué)意義，都可以作為分類鑒定的依據(jù)。從不同層次從不同層次(細(xì)胞的、分子的細(xì)胞的、分子的)，用不同學(xué)科，用不同學(xué)科(化學(xué)、物理化學(xué)、物理學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等等)的技術(shù)方法來研的技術(shù)方法來研究和比較不同微生物的究和比較不同微生物的細(xì)胞、細(xì)胞組分或代謝產(chǎn)物細(xì)胞、細(xì)胞組分或代謝產(chǎn)物，從中，從中

26、發(fā)現(xiàn)的反映發(fā)現(xiàn)的反映微生物類群特征微生物類群特征的資料。的資料。一、形態(tài)學(xué)特征一、形態(tài)學(xué)特征培養(yǎng)特征、培養(yǎng)特征、運(yùn)動(dòng)性、運(yùn)動(dòng)性、特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞形態(tài)及其染色特性、細(xì)胞形態(tài)及其染色特性、等等等等微生物分類和鑒定的重要依據(jù)之一：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）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(xì)菌；形態(tài)結(jié)構(gòu)的細(xì)菌；b）許多形態(tài)學(xué)特征依賴于多基因的表達(dá)，具有相對(duì)）許多形態(tài)學(xué)特征依賴于多基因的表達(dá)，具有相對(duì) 的穩(wěn)定性；的穩(wěn)定性；各種微生物形成的菌落特征各種微生物形成的菌落特征 菌落或菌苔是對(duì)微生物進(jìn)行分類和鑒定的重

27、要依據(jù)。菌落或菌苔是對(duì)微生物進(jìn)行分類和鑒定的重要依據(jù)。電鏡下的大腸桿菌（示鞭毛）二、生理生化特征二、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)；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)；酶及蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)物；酶及蛋白質(zhì)都是基因產(chǎn)物；對(duì)微生物生理生化特征的比較也是對(duì)微生物基因組的間接比較；對(duì)微生物生理生化特征的比較也是對(duì)微生物基因組的間接比較；測(cè)定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多；測(cè)定生理生化特征比直接分析基因組要容易得多；代謝產(chǎn)物和代謝途徑等代謝產(chǎn)物和代謝途徑等營(yíng)養(yǎng)類型；營(yíng)養(yǎng)類型；與氧的關(guān)系；與氧的關(guān)系；對(duì)溫度的適應(yīng)性；對(duì)溫度的適應(yīng)性；對(duì)對(duì)pH的適應(yīng)性；的適應(yīng)性；對(duì)滲

28、透壓的適應(yīng)性；對(duì)滲透壓的適應(yīng)性；與鹽的關(guān)系；與鹽的關(guān)系；代謝產(chǎn)物和代謝途徑等：代謝產(chǎn)物和代謝途徑等：碳源利用實(shí)驗(yàn)；碳源利用實(shí)驗(yàn)；糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)；糖發(fā)酵實(shí)驗(yàn)；抗生素敏感性實(shí)驗(yàn)；抗生素敏感性實(shí)驗(yàn)；由此產(chǎn)生的生化試驗(yàn)還有：甲基紅試驗(yàn)由此產(chǎn)生的生化試驗(yàn)還有：甲基紅試驗(yàn)(methyl red test,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱MR試驗(yàn)）、乙酰甲基甲醇試驗(yàn)試驗(yàn)）、乙酰甲基甲醇試驗(yàn)(VP試驗(yàn)）、試驗(yàn)）、靛基質(zhì)試驗(yàn)（吲哚試驗(yàn)）、硫化氫試驗(yàn)、硝酸鹽還原靛基質(zhì)試驗(yàn)（吲哚試驗(yàn)）、硫化氫試驗(yàn)、硝酸鹽還原試驗(yàn)、過氧化氫酶試驗(yàn)、氧化酶試驗(yàn)、過氧化氫酶試試驗(yàn)、過氧化氫酶試驗(yàn)、氧化酶試驗(yàn)、過氧化氫酶試驗(yàn)等。驗(yàn)等。形態(tài)和生理生化特征是最常用形態(tài)和

29、生理生化特征是最常用的細(xì)菌分類、鑒定指標(biāo)的細(xì)菌分類、鑒定指標(biāo)在以實(shí)用為主要目的表型分類中，生理生化特征往往是細(xì)菌分類鑒在以實(shí)用為主要目的表型分類中，生理生化特征往往是細(xì)菌分類鑒定的主要特征。腸道菌科細(xì)菌屬和種的分類鑒定就是如此。定的主要特征。腸道菌科細(xì)菌屬和種的分類鑒定就是如此。不同微生物的不同重點(diǎn)鑒定指標(biāo)不同微生物的不同重點(diǎn)鑒定指標(biāo)霉菌等形體較大的真菌霉菌等形體較大的真菌以形態(tài)特征為主以形態(tài)特征為主放線菌和酵母菌放線菌和酵母菌形態(tài)和生理特征并用形態(tài)和生理特征并用細(xì)菌細(xì)菌形態(tài)、生理、生化遺傳等指標(biāo)形態(tài)、生理、生化遺傳等指標(biāo)病毒病毒電子顯微鏡、生化、免疫、致病性電子顯微鏡、生化、免疫、致病性三、

30、核酸的堿基組成三、核酸的堿基組成特點(diǎn)：特點(diǎn)：直接比較微生物之間的基因組差異直接比較微生物之間的基因組差異結(jié)果更加可信結(jié)果更加可信（與形態(tài)及生理生化特性的比較相比）（與形態(tài)及生理生化特性的比較相比）DNA的堿基組成( G+C mol%)各種生物一個(gè)穩(wěn)定的特征，即使個(gè)別基因突變，各種生物一個(gè)穩(wěn)定的特征，即使個(gè)別基因突變，堿基組成也不會(huì)發(fā)生明顯變化。堿基組成也不會(huì)發(fā)生明顯變化。分類學(xué)上，用分類學(xué)上，用G+C占全部堿基的克分子百分?jǐn)?shù)占全部堿基的克分子百分?jǐn)?shù)(G+Cmol%)來表示各類生物的來表示各類生物的DNA堿基因組成特征。堿基因組成特征。1）更適合于細(xì)菌的分類鑒定。）更適合于細(xì)菌的分類鑒定。 細(xì)菌的細(xì)菌的GC%變化范圍最大為變化范圍最大為25-75% 2）主要用途）主要用途 鑒定對(duì)表型特征難區(qū)分的細(xì)菌鑒定對(duì)表型特征難區(qū)分的細(xì)菌 檢驗(yàn)表型特征分類的合理性檢驗(yàn)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)系從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系3）使用原則：主要用于分類鑒定中的主要用于分類鑒定中的否定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，