第11章 微生物的分类

第二节
进化的测量指征
一、进化指征的选择 根据形态学特征推断生物之间的亲缘关系 存在两个突出问题： 存在两个突出问题： 一是由于微生物可利用的形态特征少， 一是由于微生物可利用的形态特征少，很难 把所有生物放在同一水平上进行比较； 把所有生物放在同一水平上进行比较； 二是形态特征在不同类群中进化速度差异很 大，仅根据形态推断进化关系往往不准确。 仅根据形态推断进化关系往往不准确。
二. 微生物的命名 （一）分类单元的命名 1.属名 1.属名 属名用一个单数主格名词或当作 名词用的形容词来表示，可以是阳性、 名词用的形容词来表示，可以是阳性、阴性 或中性，首字母要大写。 或中性，首字母要大写。 2.种名 和其他生物一样， 2.种名 和其他生物一样，细菌的种名也 属名和 用双名法命名，即种的学名由属名 种名加 用双名法命名，即种的学名由属名和种名加 词两部分组合而成。 词两部分组合而成。 3.变种的学名 是在种名后加变种名称， 3.变种的学名 是在种名后加变种名称， 并在变种名称之前加 var 。
rRNA序列测定和分析方法 （三） rRNA序列测定和分析方法 1.寡核苷酸编目分析法 1.寡核苷酸编目分析法 由于只获得了 16SrRNA分子的大约30%的序列资料 分子的大约30%的序列资料， 16SrRNA分子的大约30%的序列资料，加上采用 的是一种简单相似性的计算方法， 的是一种简单相似性的计算方法，所以其结果 有可能出现误差，应用上受到一定限制。 有可能出现误差，应用上受到一定限制。 2.全序列分析法 2.全序列分析法 最常用的是直接序列分 析法。这种方法用反转录酶和双脱氧序列分析， 析法。这种方法用反转录酶和双脱氧序列分析， 可以对未经纯化的rRNA rRNA抽提物进行直接的序列 可以对未经纯化的rRNA抽提物进行直接的序列 测定。 测定。
Fra Baidu bibliotek
(Olsen和Woese 1993) 和
第三节
细 菌 分 类
一、分类单元及其等级 界Kingdom 门Phylum——亚门 亚门 纲Class——亚纲 亚纲 目Order——亚目 亚目 科Family——亚科 亚科 属Genus 种Species
常用的细菌分类术语 培养物（ ）：是指一定时间一定空 培养物（culture）：是指一定时间一定空 ）： 间内微生物的细胞群或生长物。 间内微生物的细胞群或生长物。 菌株（ ）：指同种微生物不同来源的 菌株（strain）：指同种微生物不同来源的 ）： 纯培养物。 纯培养物。如：枯草芽孢杆菌：(Bacillus subtis 枯草芽孢杆菌： ASI 398)和 (Bacillus subtis BF7658 398)分别 和 分别 为蛋白酶和淀粉酶生产菌。 为蛋白酶和淀粉酶生产菌。 型（form或type)：常指亚种以下的细分。 或 ：常指亚种以下的细分。
（一）挑选大分子的原则： 挑选大分子的原则： 1.它必须普遍存在于所研究的各个生物 它必须普遍存在于所研究的各个生物 类群中 2.选择在各种生物中功能同源的大分子 选择在各种生物中功能同源的大分子 3.所选择的分子序列必须能严格线性排 所选择的分子序列必须能严格线性排 列，以便进行进一步的分析比较 4. 注意根据所比较的各类生物之间的进 化距离来选择适当的分子序列。 化距离来选择适当的分子序列。
例如：金黄色葡萄球菌的学名为： 例如：金黄色葡萄球菌的学名为： 的学名为 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 属名： 种名： 属名：葡萄球菌 种名：金黄色 命名人的姓 命名年份 又如： 又如： Peptostreptococcus foetidus （ Veillon ） Smith 属名： 种名： 属名：消化链球菌 种名：恶臭 原命名者 改名者 变种的学名： 变种的学名：枯草芽孢杆菌黑色变种 Bacillus subtilis var. niger
（三） 新名称的发表
根据细菌命名法规的规定， 根据细菌命名法规的规定，有效发表新的细菌名 称应在公开发行的刊物上进行。 称应在公开发行的刊物上进行。若新名称是在国际系 统细菌学杂志（IJSB）以外的其他杂志上发表的， 统细菌学杂志（IJSB）以外的其他杂志上发表的，还 必须经过新名称的合格化发表，被认为合格后，在该 必须经过新名称的合格化发表，被认为合格后， 杂志上定期公布，命名日期即从公布之日算起， 杂志上定期公布，命名日期即从公布之日算起，否则 不算合格发表，也不能取得国际上的承认。 不算合格发表，也不能取得国际上的承认。发表新名 称时，应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词， 称时，应在新名称之后加上所属新分类等级的缩写词， 新目“ord.nov.”、新属“gen.nov.”、 如新目“ord.nov.”、新属“gen.nov.”、新种 “sp.nov.”等。 sp.nov.”等
3.16SrRNA相对分子质量大小适中， 3.16SrRNA相对分子质量大小适中，便于 相对分子质量大小适中 序列分析； 序列分析； 4.16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生 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）。 物中（真核生物中其同源分子是18SrRNA）。 18SrRNA
1.rRNA参与生物蛋白质的合成过程，其 参与生物蛋白质的合成过程， 参与生物蛋白质的合成过程 功能是任何生物都必不可少的， 功能是任何生物都必不可少的，而且在生物 进化的漫长历程中，其功能保持不变； 进化的漫长历程中，其功能保持不变； 2.在16SrRNA分子中，即含有高度保守 在 分子中， 分子中 的序列区域， 的序列区域，又有中度保守和高度变化的序 列区域， 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； 生物亲缘关系的研究；
一、分类的概念
分类学是由三个关系极为密切并交织在一起的 要素组成，这三个要素就是分类、命名和鉴定。 要素组成，这三个要素就是分类、命名和鉴定。 分类(classification)是把单位 是把单位(unit)归纳为群 分类 是把单位 归纳为群 (group)，并严格按顺序加以排列。 ，并严格按顺序加以排列。 命名(nomenclature)是给予在分类中被定义的单 是给予在分类中被定义的单 命名 位以名称。 位以名称。 鉴定(identification)是把在分类中未知的生物体 是把在分类中未知的生物体 鉴定 进行定义并加以命名的过程。 进行定义并加以命名的过程。
微生物分类学： 微生物分类学： 即对各个微生物进行鉴定， 即对各个微生物进行鉴定，按分类学准则 排列成分类系统， 排列成分类系统，并对已确定的分类单元进行 科学命名的科学。 科学命名的科学。
二、分类原则 1.根据表型(phenetic)特征的相似成分分 1.根据表型(phenetic)特征的相似成分分 根据表型(phenetic) 群归类，这种表型分类重在应用， 群归类，这种表型分类重在应用，不涉及生物 进化或不以反映生物亲缘关系为目标； 进化或不以反映生物亲缘关系为目标； 2.按照生物系统发育相关性水平来分群归 2.按照生物系统发育相关性水平来分群归 类，其目标是探寻各种生物之间的进化关系， 其目标是探寻各种生物之间的进化关系， 建立反映生物系统发育的分类系统。 建立反映生物系统发育的分类系统。
（二）rRNA作为进化指征的理由 rRNA作为进化指征的理由 大量的实验研究表明： 大量的实验研究表明：在众多的生物大 分子中， 分子中，最适合于揭示各类生物亲缘关系的是 rRNA，尤其是16SrRNA。16SrRNA所以被 ，尤其是 。 所以被 普遍公认是一把好的谱系分析的“分子尺” 普遍公认是一把好的谱系分析的“分子尺”， 这是因为： 这是因为：
二、系统发育树 （一）概念 在研究生物进化和系统分类中， 在研究生物进化和系统分类中，常用一种树 状分枝的图型来概括各种（ 状分枝的图型来概括各种（类）生物之间的亲缘 关系，这种树状分枝的图型被称为系统发育树 关系，这种树状分枝的图型被称为系统发育树 tree），简称系统树。 ），简称系统树 （phylogenetic tree），简称系统树。 通过比较生物大分子序列差异的数值构件的 系统树称为分子系统树 分子系统树。 系统树称为分子系统树。
三、分类目的 以进化论为指导思想的分类学， 以进化论为指导思想的分类学，其目的已 经不仅仅是物种的识别和归类，而是通过追溯 经不仅仅是物种的识别和归类， 系统发育来推断进化谱系， 系统发育来推断进化谱系，这样的分类学也称 之为生物系统学(syatematics)。 之为生物系统学(syatematics)。 生物系统学(syatematics)
第十一章微物的分类和鉴定
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 进化的测量指征 细菌分类 微生物分类鉴定的特征和技术
第一节
分生类概述
科学家估计有分类纪录的各类物种大约 有150万，其中微生物超过10万种，而且其 150万 其中微生物超过10万种， 10万种 数目还在不断增加。微生物学工作者要认识、 数目还在不断增加。微生物学工作者要认识、 研究和利用微生物或控制有害微生物， 研究和利用微生物或控制有害微生物，必须 对它们进行分类 classification）。 分类（ 对它们进行分类（classification）。
属名： 种名： 属名：芽孢杆菌 种名：枯草 原命名者 改名者
（二） 命名模式及其指定 由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操 作的统一标准， 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， 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” 其他生物分类一样采用“模式概念”。即根据 命名法规要求， 命名法规要求，正式命名的分类单元应指定一 个命名模式（简称模式） 个命名模式（简称模式）作为该分类单元命名 的依据。 的依据。
三、三界生物的由来 70年代末美国学者伍（Carl Woese）根据 70年代末美国学者伍（ Woese） 年代末美国学者伍 16SrRNA的序列划分的三界（Kingdom，后改称 16SrRNA的序列划分的三界（Kingdom， 的序列划分的三界 三个域）： 三个域）：
古细菌（Archaebicteria）、 古细菌（Archaebicteria）、 真细菌 （Eubacteria）、真核生物（Eukaryotes）。 Eubacteria）、真核生物（Eukaryotes）。 ）、真核生物 1990年 1990年，他为了避免把古细菌也看作是 细菌的一类，又把三界（域）改称为： 细菌的一类，又把三界（ 改称为： Bacteria（细菌）、Archaea(古生菌) Bacteria（细菌）、Archaea(古生菌)和 ）、Archaea(古生菌 Eukary（真核生物），并构建了三界（ Eukary（真核生物），并构建了三界（域） ），并构建了三界 生物的系统树。 生物的系统树。
A
B
A
B
C
D
C
D 系统树 无根树 有根树
图型中，分枝的末端和分枝的连接点称为结 node），代 图型中，分枝的末端和分枝的连接点称为结（node），代 ）， 表生物类群，分枝末端的结代表仍生存的种类。 表生物类群，分枝末端的结代表仍生存的种类。 系统树可能有时间比例， 系统树可能有时间比例，或者用两个结之间的分枝长度变 化来表示分子序列的差异数值。 化来表示分子序列的差异数值。
种（species)：是生物分类中基本的分类 species)： 单元和分类等级。 单元和分类等级。 给种的定义是： 伯杰氏 (Bergey) 给种的定义是：“凡是 1986 年斯坦尔 (Stanier) 给种下了定义： 给种下了定义： 与典型培养菌密切相同的其他培养菌统一起来， 与典型培养菌密切相同的其他培养菌统一起来， 区分成为细菌的一个种。 区分成为细菌的一个种。” 1987 年，国际细菌分类委员会颁布， 国际细菌分类委员会颁布， “一个种是由一群具有高度表型相似性的个体 DNA 1994 年 Embley而且其⊿ T m ≤ 5 ℃的 同源性≥ ％，而且其 同源性 70 ％，而且其⊿ 和 Stackebrandt 认为当 组成， 组成，并与其他具有相似特征的类群存在明显 菌群为一个种， 菌群为一个种，并且其表型特征应与这个定义 16S rDNA 的序列同源性 97 ％时可认为是一个 的序列同源性≥ 的差异。 的差异。 相一致。 相一致。” 种。