微生物分類與鑒定-工業(yè)微生物學(xué)課件-10

第十章

微生物分類與鑒定本章內(nèi)容一、分類單元二、命名規(guī)則三、分類鑒定方法四、微生物的分類系統(tǒng)

據(jù)保守估計，地球上真菌約150萬種，細(xì)菌4萬種，病毒130萬種但認(rèn)識的微生物僅是估計數(shù)量的5~10%，即15萬~20萬種要認(rèn)識、研究和利用類群龐大的微生物資源，必須對它們進(jìn)行分類。分類(classification)：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(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)，并對各個分類群的特征進(jìn)行描述，以便查考和對未被分類的微生物進(jìn)行鑒定。(根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的過程)分類學(xué)的具體任務(wù)有三個：鑒定分類、命名、命名(nomenclature)：是根據(jù)命名法規(guī)，給每一個分類群一個專有的名稱。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。(根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)確定未知微生物分類歸屬的過程)1.種以上的系統(tǒng)分類單元界門綱目科屬

種（基本分類單元）一、分類單元七級根據(jù)CarlWoese的理論，現(xiàn)在還在界之上使用域(domain)，即：古生菌域、細(xì)菌域、真核生物域。圖10-5生命世界的系統(tǒng)發(fā)育樹狀圖（Olsen&Woese1993）種是生物分類中基本的分類單元和分類等級。

微生物的種：指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。2.種（species）由于細(xì)菌分類單元的劃分缺乏一個易于操作的統(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，細(xì)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）；

如：大量的豌豆根瘤菌(Rhizobiumleguminosarum)菌株中，只有菌株USDA2370才是模式菌株。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）.3.種以下的分類單元1）亞種(subspecies)和變種(variety)：種內(nèi)的不同菌株存在少數(shù)明顯而穩(wěn)定遺傳的變異特征，這種差異又不足以區(qū)分成新種時，可以細(xì)分成亞種或變種。2）型(form或type)：常指亞種以下的細(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，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；對噬菌體裂解反應(yīng)的不同，分為不同的噬菌體型3）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)的操作實體菌株與型的區(qū)別：菌株之間不存在鑒別特征的差異，命名不同的菌株無需分類學(xué)依據(jù)；不同型的細(xì)菌之間存在鑒別特征的差異，命名或鑒定不同的型必需有分類學(xué)依據(jù)。4）培養(yǎng)物：一定時間一定空間內(nèi)微生物的細(xì)胞群或生長物，如微生物的斜面培養(yǎng)物、搖瓶培養(yǎng)物。5）群：一個物種轉(zhuǎn)變成另一個新物種，必然要經(jīng)過一系列的過度類型，因此在兩個不同種微生物之間常出現(xiàn)一些介于兩個菌種之間的中間過度類群。通常將這兩種微生物和介于它們之間的微生物類群稱為群。如大腸菌群。二、微生物的命名微生物名稱：俗名（commonname）學(xué)名（scientificname）（1）學(xué)名國際命名法規(guī)：雙名法：屬名+種名加詞屬名在前，一般用拉丁文名詞表示，字首字母大寫種名在后，常用拉丁文形容詞表示，全部小寫

一般用斜體表示

當(dāng)兩個或多個學(xué)名排在一起時，若它們的屬名相同，則后面的屬名可縮寫成1個、2個或3個字母，在其后加一個點。如：Bacillus可縮寫成“B.”或“Bac.”

若所分離的菌株只鑒定到屬而未鑒定到種，用sp.（單數(shù)）或spp.（復(fù)數(shù)）表示。如：Bacillussp.（2）在分類學(xué)文獻(xiàn)中

學(xué)名=屬名+種名+（首次定名人）+現(xiàn)名定名人+現(xiàn)名定名年份必要（斜體）可省略（正體）（3）三名法

有亞種或變種時，學(xué)名由“三名法”構(gòu)成

學(xué)名=屬名+種名加詞+subsp或var+亞種或變種的加詞斜體正體（可省略）斜體（不可省略）三、微生物分類鑒定的方法菌種鑒定步驟：獲得純培養(yǎng)物測定必要的鑒定指標(biāo)查找權(quán)威性的菌種鑒定手冊分類鑒定方法：經(jīng)典分類鑒定法微生物遺傳型的鑒定細(xì)胞化學(xué)成分的鑒定現(xiàn)代方法數(shù)值分類法（一）經(jīng)典分類鑒定法形態(tài)學(xué)特征生理學(xué)特征生態(tài)學(xué)特征經(jīng)典鑒定指標(biāo)：生活史，有性生殖情況血清學(xué)反應(yīng)對噬菌體的敏感性其他形態(tài)和生理生化特征是最常用的細(xì)菌分類、鑒定指標(biāo)

在生物學(xué)表型為指標(biāo)的傳統(tǒng)方法，正在向微量化、簡便化、快速化、智能化的方向發(fā)展。目前，已有商品化的鑒定系統(tǒng)，如：

API系統(tǒng)

“Enterotube”

“Biolog”全自動和手動系統(tǒng)

按大量表型性狀的相似性程度進(jìn)行統(tǒng)計、歸類

特點:

使用盡可能多的性狀，每個性狀同等重要。

步驟:(1)收集菌株，選擇性狀(2)性狀編碼(3)相似性計算:計算相關(guān)系數(shù)Ssm或Sj：

Ssm=（a+c）/(a+b+c)

正負(fù)反應(yīng)性狀

Sj=a/(a+b+c)

正反應(yīng)性狀

Sj>80~85%種

Sj>65%屬(4)系統(tǒng)聚類

(5)聚類結(jié)果的表示1.數(shù)值分類法（統(tǒng)計分類法）（二）現(xiàn)代分類鑒定方法2.微生物遺傳型的鑒定特點：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(jìn)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堿基比例的測定

測“GC比”：(G+C)mol%=（G+C）/（A+T+G+C）×100%

分類學(xué)上，用G+C占全部堿基的克分子百分?jǐn)?shù)來表示各類生物的DNA堿基組成特征。

DNA堿基組成是各種生物的一個穩(wěn)定特征，即使個別基因突變，堿基組成也不會發(fā)生明顯變化。a）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(biāo)。細(xì)菌的GC%范圍為25-75%，變化范圍最大。b）GC%測定主要用于對表型特征難區(qū)分的細(xì)菌作出鑒定，從分子水平上判斷物種的親緣關(guān)系。c）

GC%的比較，主要用于分類鑒定中的否定.

親緣關(guān)系近的生物，它們應(yīng)該具有相似的G+C含量，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。GC%使用注意事項：同一個種內(nèi)的不同菌株GC%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%；GC%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GC%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。（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間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)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。（3）rRNA序列同源性分析三種方法：rRNA-DNA雜交、rRNA寡核苷酸編目分析rRNA基因序列分析（系統(tǒng)發(fā)育樹狀圖）。分析不同微生物16SrRNA或18SrRNA寡核苷酸序列的同源性程度，以確定不同生物間的親緣關(guān)系和進(jìn)化譜系。T1RNA酶水解（專一性水解G上3’端磷酸酯鍵）提純rRNA（32P標(biāo)記