课件：微生物放线菌分类.ppt

放线菌的分类 及农业应用,2019,-,1,1,2,3,存在问题,放线菌的分类,放线菌农业应用,目录,2019,-,2,约35亿年前,21亿年前,大约6亿年前,人类诞生至今不过300万年,1、微生物分类,氧气,臭氧,2019,-,3,有人认为，如果把地球年龄比喻为一年的话，则微生物诞生的时间是在3月20日左右，人类出现的时间是12月31日下午7时左右，所以可以毫不夸张地说，微生物是一切生物（包括人类）的“老前辈”。,2019,-,4,经典分类学：按微生物表型特征分类,微生物系统学：按亲缘关系和进化规律分类,表型特征：形态学、生理生化学、生态学等，推断微生物的系统发育。,表型特征结合分子水平上的基因型特征（如16S rRNA)，探讨微生物进化地位、系统发育关系并进行分类鉴定。,微生物分类学的三个任务：分类、鉴定及命名,分类是根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的分类类群。,鉴定是确定一个新的分离物属于已经确认的哪个分类类群的过程。,命名是根据国际命名法规给每一微生物类群及种类以科学的名称。,2019,-,5,1.放线菌分类地位的演变 放线菌最早由Cohn自人泪腺感染病灶中分离到1株丝状病原菌链丝菌而发现的。由于大多数放线菌具有发育良好的菌丝体，19世纪前人们曾将其归入真菌中。随着科学的发展和新技术的应用，人们对微生物的认识逐渐深入，才将放线菌列于细菌中。,2 放线菌的分类,2019,-,6,2019,-,7,1968年 Murry 将放线菌入原核生物界厚壁菌门。 伯杰氏系统细菌学手册第一版以表观特征将原核生物界分为4个门7个纲，放线菌被列入原核生物界、厚壁菌门、丝状菌纲放线菌目。 Stackebrandt 等根据多年对几百株放线菌与其相近的细菌进行了系统而深入的16 S rDNArRNA序列分析，搞清了上述菌的亲缘关系，于l997年提出新的分类系统，建立了放线菌纲。,2019,-,8,2001年出版的伯杰氏系统细菌学手则第二版把高G+C含量革兰氏阳性细菌确定为放线菌门，放线菌归于细菌域、放线菌门、放线菌纲(亚纲)、放线菌目(亚目)、放线菌科、放线菌属、放线菌种。,2019,-,9,2.放线菌的分类,从1875年Cohn发现放线菌至今已有100多年的历史,放线菌分类学作为微生物分类学的分支学科得到了长足的发展。,经典分类,多相分类,分子分类,化学分类,2019,-,10,放线菌的分类研究,1.经典分类方法 传统分类也称描述分类，主要以形态特征、培养特征及生理生化特征等表观分类学指征，对微生物分类单位进行的描述分类。,2019,-,11,( 1 )形态特征 基内菌丝体的发育程度，是否断裂，有无气生菌丝体和孢子、孢囊、菌核以及其他结构，此外还要说明孢子链、孢子、孢囊、孢囊孢子的形状、大小、数目等；能游动的鞭毛以及鞭毛的位置。,2019,-,12,2019,-,13,( 2 )培养特征 放线菌分类中基丝和生孢子气丝的颜色一向受到重视，基丝和可溶色素的颜色为辅新增加的色素对酸碱度是否敏感的方法极具鉴别价值。 ( 3 )生化特征 明胶液化、牛奶凝固和胨化、淀粉水解、纤维素分解或在其上生长、硝酸盐还原等。 ( 4 ) 生态条件 主要是好气与嫌气、腐生与寄生、中温与嗜热(少数嗜低温) 以及对酸碱度(pH)的要求等。,2019,-,14,2019,-,15,2.放线菌的数值分类,第一步,第二步,第三步,做成一个 n x t 的数据矩阵，t为性状指标，n为被分离菌株,相似性或非 相似性进行 分析,用聚类分析的方法划归类群,第四步,检验数值上 定义的类群,2019,-,16,罗晓霞等人分离塔里木盆地两地区不同生态土壤中的放线菌，并以14个靶标植物病原真菌进行拮抗性测定，筛选出10个具有拮抗活性的放线菌菌株，以天蓝色链霉菌、紫色直丝链霉菌为参比菌株进行生理生化特性、 生长条件、 抗生素敏感性、 抗菌活性等 96项指标测定以及数值分类。,2019,-,17,2 3 放线菌的化学分类,2019,-,18,0.38,0.57,2019,-,19,根据树状图谱和形态与培养特征观察结果 , 可以初步将 10株拮抗放线菌归为链霉菌的 3个 类群和 2个待定种。,2019,-,20,3 放线菌的化学分类,化学分类是研究微生物细胞不同化学特性，并利用这些特性对生物个体进行分类和鉴定，从表观水平深入到细胞水平。 (1) 细胞壁化学组分分类 放线菌的细胞壁是由肽聚糖胞壁酸、多糖高分子物质组成，不同的放线菌的细胞壁组成差别很大。,2019,-,21,根据肽聚糖的组分和结构的3个特征：四肽链3位上的氨基酸种类，肽桥上有无甘氨酸，肽聚糖中糖的成分。,NA，或不适用，或无特征性糖,2019,-,22,放线菌全细胞糖模式类型,2019,-,23,2019,-,24,(2)磷酸类酯分类 磷酸类酯是位于放线菌细胞膜上的极性类酯，不同属的菌其磷酸类酯组分不同，它是鉴别属的重要依据之一。分类上重要的磷酸类脂有:磷脂酰乙醇胺(PE),磷脂酰甲基乙醇胺(PME),磷脂酰胆碱(PC),磷酸甘油(PG)及含有葡萄糖胺未知组分的磷酸类脂(G luNus)。 (3)醌分类 醌是细胞原生质膜上的组分，在电子传递和氧化磷酸化中起重要作用，放线菌的醌有泛醌( 辅酶 O )和甲基萘醌等。甲基萘醌分子中的多烯侧链长度和3位碳原子上多烯侧链的氢饱和度具有分类学意义。,2019,-,25,Lechevalier 夫妇分析了48个属典型的磷酸类脂，将放线菌分为6种磷酸类脂类型。,2019,-,26,(4)全细胞可溶性蛋白电泳 全细胞可溶性蛋白电泳是在细胞水平进行比较分析。菌体细胞破壁，水解得到全蛋白，经凝胶电泳所得到的图谱，用数字图象仪记录各蛋白的峰值，再用数值分类程序计算各菌株之间的蛋白质图谱相似性，进行分类。这个结果与数值分类和DNA-DNA杂交的结果高度相符 。,2019,-,27,4 放线菌的分子分类,1.DNA碱基组成分析 G+C mol%分析已成为放线菌鉴定的基本方法,作为描述放线菌分类单位的特征之一。放线菌属于高 G+C含量的生物, 放线菌的 G+C mol%变化最多不超过30%。常常以G+C含量摩尔百分比的显著差异来纠正错误的种属划分。,2019,-,28,2 基于核酸杂交的分析,（1）DNA-DNA同源性分析 通常用于对种的同源性进行描述。1987年，国际系统细菌学委员会规定，DNA同源性70%，杂交分子的热解链温度差Tm5 为细菌种的界限。在放线菌分类中DNA-DNA分子杂交已被确定为建立新种的必要依据之一。 DNA-DNA分子杂交的方法也很多，按反应所处的环境可分固相滤膜法、液相羟基磷灰石法、液相复性速率法、S1核酸酶法等。,2019,-,29,（2）DNA-r RNA同源性分析 在进化中，rRNA分子的功能几乎保持恒定,而且其分子排列顺序在有些部位变化非常缓慢,保留了祖先的一些序列，即其序列比DNA更保守。这使得 rRNA在分类研究和系统发育上具有DNA-DNA杂交所不可比拟的优越性。一般来说DNA-DNA杂交反映种及亚种水平的信息, 而DNA-rRNA杂交反映的是属与属以上水平的信息。,2019,-,30,3 基于核酸结构的分析,(1) 16S rRNA / rDNA基因序列的分析 该技术目前在放线菌分类中常被用于放线菌种属的初步鉴定, 但是值得注意的是仅根据该指标并不能确定菌株的种属, 必须结合其他的分类指标。 (2)16S-23S rRNA 转录间区序列的分析 16S-23S rRNA转录间区序列( 16S-23S rRNA）的进化速率比16S rRNA大10倍, 其序列大小比16S r RNA更具直接测序优势, 可鉴别防线菌属与种。但是16S-23S rRNA的不同拷贝之间大小比较相近且不易区分。,2019,-,31,5 多相分类系统,由于微生物生理生化学的迅速发展，加速了这趋势并逐渐打破了原来经典的描述分类，建立了如数值分类、化学分类、分子分类以至于现在的多相分类新的标准，大大推进了分类学的发展。多相分类是将表型、基因型以及系统进化分析数据综合起来作为分类和进化分析的依据。,2019,-,32,3 放线菌的应用,在植物病害防治中的应用 放线菌是人们最早应用到生产中的生防微生 物，但是已投入使用的微生物源杀虫活性物质中多数是来自真菌，有部分来自细菌如昆虫的病原菌苏云金杆菌，放线菌来源的较少，从放线菌中发现的活性物质中，80%是来自链霉菌属。,2019,-,33,1953 年从我国陕西省泾阳县的苜蓿根土中分离获得的细黄链霉菌( Streptomyces microflavus ) ,用其制成的“ 5406”抗生菌推广的面积最大。 另一种放线菌的活体制剂Mycostop, 是由芬兰的Kemira ( 1989 ) 从泥煤中分离到的灰绿链霉菌( Streptomyces griseovidis ) 的孢子和菌丝制成的制剂。主要用来防治常见的一些土传病原菌,如腐霉菌( Pythium spp)、镰刀菌( Fusarium spp )、疫霉菌 ( Phytophthora spp ) 和丝核菌( Rhizoctonia spp )等。,2019,-,34,放线菌的作用机理 它能够在寄主体外通过抗生作用、竞争作用、捕食和重寄生作用, 降低病原菌的致病性、侵染效率以及接种体密度,导致病原菌群体密度以及致病性下降；链霉菌也可以在寄主植物组织内,诱发其产生抗性或者产生抑菌物质,影响病原菌的繁殖、生长,最后导致靶标致病菌死亡。,2019,-,35,分离、鉴定引起伽师甜瓜( Cucumis melon L . )猝倒病的病原菌。采用组织分离法，从发病幼苗上分离病原菌，通过回接试验验证。PDA 平板上培养病原菌，观察菌落形态特征，通过埋片、显微镜观察其菌丝和孢囊结构，对病原菌进行初步鉴定。,利用生防放线菌抑制草莓、丹参、魔芋、黄瓜、棉花、番茄、辣椒、西瓜及甜瓜多种水果蔬菜病虫害，同时有些研究表明生防放线菌具有促生作用。,2019,-,36,生防放线菌在皿内能抑制草莓常见土传病病原菌生长（尖孢镰刀菌和草莓疫霉），在拌土育苗和蘸根盆栽条件下均能显著促进草莓根系发育及茎叶生长 ，并使草莓产生诱导抗性 ( 许英俊，2008 )。 放线菌制剂作为棉花种衣剂能显著促进棉苗生长并提高抗旱能力, 与保水剂以适宜比例混合时,也表现出良好的效果。菌剂效果优于保水剂（陈秦，2010）。,2019,-,37,3 株生防放线菌对西瓜枯萎菌均具有较强的拮抗性，在一定接种量下，对甜瓜幼苗具有促生和提高诱导抗性的作用，此作用在放线菌与TF混接时表现更为明显 ( 赵娟，2010 )。 生防放线菌具有较好的定殖稳定性，能够促使西瓜根域土壤由真菌型向细菌型转变，可在西瓜根域形成含有大量拮抗性放线菌、可抗御西瓜枯萎菌等土传病害致病菌的生物屏障（周永强，2008）。,2019,-,38,3生防放线菌应用中存在的问题 放线菌作为一种具有丰富资源的微生物类群,在植物病害生物防治中很有开发应用前景。但在自然界有益放线菌发生往往滞后于靶标致病菌，有些种类对环境适应范围太窄、对农药的反应比靶标病原物更敏感、对靶标致病菌的自然控制作用太