基础微生物学：第九章 微生物分类

第九章微生物分类

分类(classification)：根据各种细菌的相似性和进化关系将其分群归类。分类学涉及三个相互依存又有区别的组成部分：鉴定分类、命名、p.132命名(nomenclature)：是根据命名法规，对所鉴定的菌株给以科学的名称。鉴定(identification或determination)：借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定未知的、或新发现的、或未明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。一、系统分类单元界（Kingdom）(Regnum)/域Domain门（Phylum）(Phylum)纲（Class）(Classis)目（Order）(Ordo)科（Family）(Familia)属（Genus）(Genus)种（Species）(Species)常用的微生物分类学术语：1）培养物(culture)：一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。如微生物的斜面培养物、摇瓶培养物等。2）菌株(strain)：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株；用实验方法(如通过诱变)所获得的某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株，以便与原来的菌株相区别。菌株是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体3）种（species）：物种，生物分类中基本的分类单元和分类等级。高等生物中，“生殖隔离”被看作是区分物种的标准微生物的种：具有高度特征相似性的菌株群，这个菌株群与其他类群的菌株有很明显的区别。4）变种：从自然界分离到的微生物纯种，如果与典型种之间存在某些特征的差别，而这些特征又是稳定遗传的，则可将这一纯种称为典型种的变种5)小种（亚种):实验室中获得的微生物变异型称为小种或亚种。6）型(form或type)：常指亚种以下的细分。当同种或同亚种不同菌株之间的性状差异，不足以分为新的亚种时，可以细分为不同的型。例如抗原特征的差异分为不同的血清型；对噬菌体裂解反应的不同分为不同的噬菌型等细菌分类系统最有代表性和最有影响的细菌分类系统

《伯杰氏细菌鉴定手册》

（Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology)1923年,1925年,1930年,1934年,1939年,1948年,1957年,1974年分别出版了第一至第八版，1994年出了第九版以形态、生理生化、G+Cmol%、生态分布等特征为主《伯杰氏系统细菌学手册》（Bergey’sManualofSystematicBacteriology)以生理生化、G+Cmol%、系统发育地位等为主——体现了现代分子生物学的研究成果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年开始出版第二版“系统细菌学手册”。在“系统细菌学手册”第二版中，完全按照用分子生物学技术方法揭示的细菌和古菌的系统发育关系来进行编排，分成古菌域和细菌域学名：属名+种名+(首次定名人)+现定名人+现名定名年份二、微生物的命名

微生物的命名按国际命名法命名，即Linna所创立的“双名法”每一种微生物都用属与种命名，由2个拉丁词或希腊词或拉丁化了的其他文字组成。属名和种名用斜体表达属名在前，用拉丁名词表示微生物的构造、形态、某科学家名字等，描述微生物的主要特征。第一字母大写种名在后，第一字母小写。用拉丁形容词表示，描述微生物的色素、形状、来源、病名、地名、某科学家的名字等等在种名后，附上命名者的姓和命名年份Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers1919Bacillussubtilis(Ehrenberg)Cohn1872Rhizobium

huakuiiMesorhizobiumtianshaneCorynebacteriumpekinenseChenetal

djl-6:培养36hr完全降解100ppm的多菌灵农药庆笙红球菌

Rhodococcusqingshengensisnov.Rhodococcusqingshengiinov.Saccharomycescerevisiae(subsp.)ellipsoideus若所分离的菌株只鉴定到属，而未鉴定到种，可用sp.来表示例如Bacillussp.微生物的命名由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准，为了减少因采用不同标准界定分类单元所造成的混乱，细菌系统分类也像其他生物分类一样采用“模式概念”种和亚种指定模式菌株（typestrain）；亚属和属指定模式种（typespecies）；属以上至目级分类单元指定模式属（typegenus）；模式菌株应送交菌种保藏机构保藏，以便备查考和索取。菌种保藏机构美国典型微生物菌种保藏中心,AmericanTypeCultureCollection(ATCC)

网址：中国农业微生物菌种保藏管理中心,AgriculturalCultureCollectionofChina（ACCC）

网址：

中国工业微生物菌种保藏管理中心,ChinaCenterofIndustrialCultureCollection(CICC)

网址：/

中国普通微生物保藏管理中心,ChinaGeneralMicrobiologicalCultureCollectionCente(CGMCC)

网址：/中国典型培养物保藏中心,(ChinaCenterforTypeCultureCollection(CCTCC)

网址：

/三.细菌的鉴定形态学特征、生理学特征、生态学特征从不同层次(细胞的、分子的)，用不同学科(化学、物理学、遗传学、免疫学等)的技术方法来研究和比较不同微生物的细胞、细胞组分或代谢产物，从中发现的反映微生物类群特征的资料。生物分类的传统指标：(一)形态学特征群体形态：表面、边沿、颜色、透明度个体形态：染色特性、特殊的细胞结构、运动性、(二)生理生化特征代谢产物等营养类型；与氧的关系；对温度的适应性；对pH的适应性；对渗透压的适应性；测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多；与微生物的酶和调节蛋白质直接相关；酶及蛋白质都是基因产物；对微生物生理生化特征的比较是对微生物基因组的间接比较形态和生理生化特征是最常用的细菌分类、鉴定指标（三）、细菌的数值分类—统计分类法操作分类单位(OTU)数值分类的五个步骤：选择菌株和待测性状性状编码相似性计算进行簇群分析分类结果的表示

Ssm=(a+d)/(a+b+c+d)Sj=a/(a+c+b)利用现代计算机技术对拟分类的微生物按大量表型性状的相似性程度进行统计归类的方法。分子分类法 在分子水平上对生物个体的信息大分子DNA、RNA和蛋白质进行研究，将获得的遗传信息用于对生物个体的分类鉴定。原核生物中，目前常用的分子分类法包括G+Cmol%、DNA-DNA杂交、16srRNA序列分析及DNA指纹图谱等。(四)核酸的碱基组成和分子杂交与形态及生理生化特性的比较不同，对DNA的碱基组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不同微生物之间基因组的差异，因此结果更加可信。1.DNA的碱基组成(G+Cmol%)DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征，即使个别基因突变，碱基组成也不会发生明显变化。分类学上，用G+C占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%)来表示各类生物的DNA碱基因组成特征。1）每个生物种都有特定的GC%范围，因此后者可以作为分类鉴定的指标。细菌的GC%范围为25--75%，变化范围最大，因此更适合于细菌的分类鉴定。2）GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌作出鉴定，并可检验表型特征分类的合理性，从分子水平上判断物种的亲缘关系。3）使用原则：G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的否定每一种生物都有一定的碱基组成，亲缘关系近的生物，它们应该具有相似的G+C含量，若不同生物之间G+C含量差别大表明它们关系远。但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们之间具有近的亲缘关系。同一个种内的不同菌株G+C含量差别应在4～5%以下；同属不同种的差别应低于10～15%；若二个在形态及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其G+C含量的差别大于5%，则肯定不是同一个种，大于15%则肯定不是同一个属。

80年代以前螺菌属(Spirillum)不同种的G+C含量范围宽达38～66%，后来“伯杰氏手册”(1984)结合其他特征已将其分成三个属：螺菌属、海洋螺菌属(Oceanospirillum)和水螺菌属(Aquaspirillum),它们G+C含量分别为38%、42～51%和49～66%2.核酸分子杂交：a）DNA-DNA杂交；b）DNA-rRNA杂交；c）rRNA-rRNA杂交；直接分析比较DNA的碱基排列顺序------由于技术上的困难目前尚难以普遍地进行；核酸分子杂交(hybridization)间接比较不同微生物DNA碱基排列顺序的相似性3.16SrDNA16SrRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“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区域，又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究；3）16SrRNA分子量大小适中，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)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。利用16SrRNA建立分子进化树的美国科学家

CarlWoese

16SrRNA系统发育树名称VP试验产硫化氢试验过氧化氢酶水解淀粉糖发酵试验硝酸盐还原试验氧化酶试验吲哚试验I18--+---+-IV4-++--++---III10-++-+++-IV8-+--+++---IV10--++---+-55-++--++---59--+++-+++--63--+-----I6-++--+++--I121-+--++++-I122-++-+-++--I15----+---I100-+++++-+++-I101-++-+-++--III13-+++-+---IV9-++++++--23-++--++--TotalDNAextraction16srDNA扩增16srDNA扩增ATGCCTGCAGGTCGACGATTTACCTTGTTACGACTTCACCCCAATCATCGGTCCCACCTTCGACGGCTGCCTCCAAGAGGTTGGCCCACCGGCTTCAGGTGTTACCGACTTTCGTGGTGTGACGGGCGGTGTGTACAAGACCCGGGAACGTATTCACCGTGGCATTCTGATCCACGATTACTAGCGATTCCAGCTTCATGGAGTCGAGTTGCAGACTCCAATCCGAACTGAGAACAGTTTTATGGGATTCGCTTGGCCTCGCGGCTTAGCTGCCCTTTGTAACCTGTCCATTGTAGTACGTGTGTAGCCCAAATCATAAGGGGCATGATGATTTGACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTGTCACCGGCAGTCTCATTAGAGTGCCCAACTGAATGCTGGCAACTAATGATAAGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCCAACATCTCACGACACGAGCTGACGACAACCATGCACCACCTGTCACTCTGCCCCGAAGGGAAACCCTGTCTCCAGGGTGGTCAGAGGATGTCAAGATTTGGTAAGGTTCTTCGCGTTGCTTCGAATTAAACCACATGCTCCACCGCTTGTGCGGGTCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTCAACCTTGCGGCCGTACTCCCCAGGCGGAGGTGCTTAATGCGTTAGCTGCAGCACTAAGGGGCGGAAACCCCTAACACTTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGACTAGCAGGGTATCTAATCCTGTTTGATCCCCACGCTTTCGCACCTCAGCGTCAGTTGCAGACCAGAGAGCCGCCTTCGCCACTGGTGTTCCTCCATATCTCTGCGCATTTCACCGCTACACATGGAATTCCACTCTCCTCTTCTGCACTCAAGTCCGCCAGTTTCCAATGACCCTCCCCGGTTGAGCCGGGGGCTTTCACATCAGACTTAACGAACCGCCTACGCGCGCTTTACGCCCAATAATTCCGGATAACGCTTGCCACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTGGCTTTCTGGTCAGGTACCGTCACCCGACGGGCAGTTACTCCCGTCGGCGTTCTTCCCTGACAACAGAGTTTTACGAGCCGAAACCCTTCTTCACTCACGCGGCGTTGCTCCGTCAGACTTTCGTCCATTGCGGAAGATTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGATCACCCTCTCAGGTCGGCTACGCATCGTCGCCTTGGTGGGCCGTTACCCCACCAACCAGCTAATGCGCCGCAGGCCCATCCATCAGTGACAGCCAAAAGACCGCCTTTCAACTTTCCCACCTGTGTGGAAAAGGATTATCCGGTATTAGCCACGGTTTCCCGTGGTTATCCCAGTCTGATGGGCAGGTTGCCTACGTGTTACTCACCCGTCCGCCACTCGCGTCACAGGAGCAAGCTCCTGTGACGCGCGTTCGACTTGCATGTATTAGGCACGCCGCCAGCGTTCATCCTGAGCCAGGATCAAACTCTAATCTCTAGAGGATCCCCGGGTACCGAGCTCGAAT美国国立卫生研究院国立生物技术信息中心玫瑰耐盐球菌基于16SrDNA序列同源性的菌株I15和相关芽孢类杆菌的系统发育树Phylogenetictreebasedonthe16SrDNAsequencesshowingtherelationshipsofstrainI15withthemostc