第十章微生物分类,鉴定和菌种保藏方案

科（Family）

属（Genus）

种（Species）

种是最基本的分类单位。
但分类单元之间科加入亚门、亚纲、亚目、亚 科等次要分类单位。种以下又可分为亚种、变 种、型、菌株等
微生物种与亚种的概念
种(Species)
凡是于典型培养菌紧密相同的其他培养菌共同统 一起来，区分为细菌的一个种（Species），即是 以某个“典型菌株”为代表、十分类似的菌株的总 称。1987年，国际细菌分类委员会颁布，DNA同源 ≧ 70%，而且其Tm≦5oC的菌群为一个种
命名（Nomenclature）：是按照国际命名法 规给予有机体一个科学的名称
鉴定（Identification）：是指确定一个新分 离物是否归属于某个已命名的分类单元的过程。

一、微生物的分类单位
界（Kingdom）
门（Phylum or Division）

纲（Class）

目（Order）
Bacteriology) 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 + C mol%、生态分布 等特征为主
《伯杰氏系统细菌学手册》
（Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology) second edition 2001 以生理生化、G + C mol%、系统发育地 位等为主——体现了现代分子生物学的 研究成果
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
微 生 物 的 命 名2
如命名对象是新种，需在种名后加n.sp (即novo species)
如仅泛指某一属的微生物，或某属微生物内的某些 种，则在属名后用sp.（单数时）或spp.（复数时）
微生物的分类方法2
数值分类法又称阿得逊氏法
（Adansonian classification)
以两两菌株的形态、生理生化特征，对环境 的反应和忍受性及生态特征为依据
由计算机计算两者之间的总近似值，列出相 似值矩阵，将相似度高的菌株列在一起，然后 将矩阵图转换成树状谱（Dendrogram)(见下 一张）
三、微生物系统发育分析
由于现代分子生物学技术的迅速发展，正在形成一 套与传统的分类鉴定方法完全不同的分类鉴定技术与 方法，从基因水平上分析各微生物种之间的亲缘关系， 即系统发育地位。
原核生物细胞中的16S rDNA 和真核生物细胞中的 18S rDNA的碱基序列都是十分保守的，不受微生物所 处环境条件的变化、营养物质的丰缺的影响而有所变 化，都可以看作为生物进化的时间标尺，记录着生物 进化的真实痕迹。因此，分析原核生物细胞中的16S rDNA 和真核生物细胞中的18S rDNA的碱基序列，比 较所分析的微生物与其他微生物种之间16S rDNA和 18S rDNA序列的同源性，可以真实地揭示它们亲缘关 系的距离和系统发育地位。
b-亚纲由Woese于1984年提出，包括的菌群有色杆菌属 (Chromobacterium)，水螺菌属(Aquaspirillum)，紫色杆菌 (Janthinobacterium)，德克斯氏菌(Derxia)，丛毛单胞菌(Comamonas)， 嗜木杆菌（Xylophilus）等。
g-亚纲由Weose1985年提出，包括了肠杆菌科(Enterobacteriaceae)， 气单胞菌科(Aeromonadaceae)，弧菌科(Vibrionaceae)，巴斯德菌科 (Pasteurellaceae)，假单胞菌(Pseudomonas)，海洋螺菌 (Oceanospirillum)，黄单胞菌(Xanthomonas)，溶杆菌(Lysobacter)等
分离菌株16S rRNA 基因的PCR扩增和序列测定的一般 步骤为：16S rRNA基因的PCR引物：5‘-AGAGT TTGAT CCTGG CTCAG-3’；5‘-AAGGA GGTGA TCCAG CCGCA-3’。 扩增反应体积50L，反应条件为95℃预变性5min， 94℃变性1min，55℃退火1min，72℃延伸2min，共进 行29个循环，PCR反应在PTC-200型热循环仪上进行。取 5L反应液在10g L-1的琼脂糖凝胶上进行电泳检测。
系统学（systematics）
系统学（systematics）是研究生物多样性及其分类 和演化关系的科学。分子系统学是检测、描述并揭示生 物在分子水平上的多样性及其演化规律的科学。研究内 容包括了群体遗传结构、分类学、系统发育和分子进化 等领域。
群体遗传结构(population genetic structure)是指一 个种内总的遗传变异程度及其在群体间的分布模式，是 一个种最基础的遗传信息。
系统发育研究方法
除了选择16S rDNA和18S rDNA作序列分析 进行系统发育比较外， 还可利用间隔序列 (ITS)、某些发育较为古老而序列又较稳定的特 异性酶的基因作序列分析，进行系统发育分析。 如在环境微生物研究中，对于谷胱甘肽转移酶 （GST）的基因序列分析所获得的系统发育鉴 定结果与用其他方法所获得的结果具有十分吻 合的一致性。
分类学(taxonomy)是研究物种的界定和序级确定。 系统发育关系(phylogenetic relationship)和分子进化 (molecular evolution)是两个密切相关的过程。
在利用现代分子生物学技术在分子和基因水平上获得大 量的分类单元尤其是种的遗传信息后，来推断和重建微 生物类群的演化历史和演化关系，即建立系统发育树。
如需表示变种，则在变种学名前加var., 变种学名命 名原则与种名的命名同
Staphylococcus aureus Rosenbach 1884
属名：葡萄球菌 种名：金黄色 命名者姓 份
命名年
Bacillus subtilis var. niger
Desulfotomaculum thermoacetoxidans n. sp. Strain CAMZ
关于变形细菌(Proteobacteria)纲 2
a-亚纲包括一大群形态、生理和营养类型（光能自养型、化能无机营养 型和化能有机营养型）等表型特征十分不同的细菌，如土壤杆菌 （Agrobacterium）、根瘤菌(Rhizobium)、红假单胞菌 (Rhodopseudomonas)、发酵单胞菌(Zymomonas)、副球菌等 (Paracoccus)、立克次氏体（Rickettsia）等。
尚未出齐
细菌的分类高级单位
原核生物界 （Procaryotae)
薄壁菌门
(Gracilicutes)

暗细菌纲
(Scotobacteria)

无氧光细菌纲
(Anoxyphotobacteria)

产氧光细菌纲
(Oxyphotobacteria)
厚壁菌门(Fimicutes)

厚壁菌纲
第十章 微生物的分类、鉴定
和菌种保藏
Taxonomy, Identification, Conservation of Microbiology
微生物分类鉴定目的
分类是人类认识微生物，进而利用和改造微 生物的一种手段，微生物工作者只有在掌握了 分类学知识的基础上，才能对纷繁的微生物类 群有一清晰的轮廊，了解其亲缘关系与演化关 系，为人类开发利用微生物资源提供依据。
DNA-DNA杂交
测定杂合的百分数，如同一种，应为100%
DNA-rRNA杂交 16SrRNA寡核苷酸的序列分析
分析后作出相似性图，关系近的集中到一起，关系远的 在图上占据不同的位置
菌株16S rRNA基因的分离
从平板中直接挑取一环分离菌株细胞, 加入100μ L无 菌重蒸H2O中, 旋涡混匀后, 沸水浴2min, 12 000r min-1离心5min, 上清液中即含16S rRNA基因，可直接 用于PCR扩增。
微生物的菌株
菌株(Strain)或称品系
是指同种微生物不同来源的纯培养物即单个分离 物的纯培养后代，常以数字、字母、人命或地名等
表示
分离物是指已分离得到但为经鉴定的纯培养物的 后代即为分离物
群(Group)

为工作方便而将近似的种或介于种间的菌株按
其形态或结合生理生化、生态特征归为若干类群。
(Fimibacteria)

放线菌纲
(Thallobacteria)
软壁菌纲(Tenericutes)
柔膜菌纲 (Mollicutes)
疵壁菌门 (Mendosicutes)

古细菌纲
(Archarbacteria)
二、关于变形细菌(Proteobacteria)纲 1
运用DNA/RNA杂交、16S rRNA编目法和16S rRNA序列 分析方法对革兰氏阴性细菌系统发育研究的结果相当一致。 在研究过程中，发现“紫细菌和相关细菌”，尽管在表型和 基因型方面很不一样即相当异源，但在系统发育树状图谱上 具有连续现象，相互之间的进化关系很为密切。1988年， Stackebrandt等将这类革兰氏阴性细菌命名为“变形细菌” （Proteobacteria），其下由a-亚纲、b-亚纲，g-亚纲、d亚纲和e-亚纲。
Phylogeny of the Living World-Overview
第一节 微 生 物 分 类 学
微生物分类学(Taxonomy)
是一门按微生物类群的亲缘关系把它们安排 成条理清楚的各种分类单元或分类群（Taxon） 的科学
分类学的任务
分类（Classification）：是指根据相似性或 亲缘关系，将一个有机体放在一个单元中
微生物的数值法分类
微生物的分类方法3
化学分类法（Chemotaxonomy）
根据微生物细胞的特征性化学组成分对微生物进 行的分类方法
细菌细胞化学组分在分类上的应用
微生物分类方法4
遗传学分类方法
DNA中G+C含量百分比分析
细菌含量变化范围在25%~75%，放线菌在37% ~51%。 2 种之间差异超过10%，肯定不是同一个种
细菌系统发育树
古菌的系统发育树
第二节 原核微生物分类系统
一、原核微生物伯杰氏分类系统 《伯杰氏细菌鉴定手册》 《伯杰氏系统细菌学手册》
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’s Manual of Determinative
微生物的分类技术水平
微生物分类中使用的技术水平
细胞形态水平 细胞组分水平 蛋白质水平 基因组水平
微生物的分类方法 1
经典分类鉴定法
形态特征：个体 群体 生理生化特征：营养要求（碳源，氮源，生
长因子）；代谢产物（种类，产量，显色反应等）； 酶（产酶种类，反应特性等） 生态学特征：生长温度，对氧需要，酸碱要求， 宿主种类等 血清学反应 噬菌体的敏感性 其他
d-亚纲由分解代谢的硫酸盐还原细菌、元素硫还原细菌，蛭弧菌 (Bdellovibrio)和黏细菌目(Myxococcales)的6个代表。
e-亚纲仅有弯曲杆菌(Campylobacter)和螺杆菌(Heliobacter)2属。
变形 菌纲 细菌
第三节 原核微生物的分类 鉴定方法
– Classification and Identification of Procaryotes
亚种（Subspecies)
在种内，有些菌株在遗传学上关系密切，而且在表 型上仅存在较小的某些差异，在种内分成2个或2个 以上的分类单位，即为亚种
wk.baidu.com
微生物亚种以下的变型分类
亚种以下
生物变型——表示特殊的生化或生理特征 血清变型——表示抗原结构不同 致病变型——表示某些寄主的专一致病性 噬菌变型——表示对噬菌体的特异性反应 形态变型——表示特殊的形态特征
如放线菌中的链霉菌属内的种归为12个类群

二、微 生 物 的 命 名1
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