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1、第十一章第十一章微生物的分类和鉴定微生物的分类和鉴定 l l前言l l第一节通用分类单元l l第二节微生物在生物界的地位l l第三节各大类微生物的分类系统纲要l l第四节微生物分类鉴定的方法至今已记载过的生物种数约为至今已记载过的生物种数约为150150余万种，余万种，其中微生物为其中微生物为1515万万2020万种。在如此纷繁的物种万种。在如此纷繁的物种多样性面前，一个微生物工作者只有在充分掌握多样性面前，一个微生物工作者只有在充分掌握分类学知识和理论的基础上，先对如此庞大的微分类学知识和理论的基础上，先对如此庞大的微生物类群有一个清晰的轮廓，才有可能对他们开生物类群有一个清晰的轮廓，才有可
2、能对他们开展分类、鉴定和命名等工作。展分类、鉴定和命名等工作。返回目录第一节 通用分类单元一、种以上的系统分类单元（一）七级分类单元 界（界（KingdomKingdom）、门（）、门（PhylumPhylum）、纲）、纲（ClassClass）、目（）、目（OrderOrder）、科（）、科（FamilyFamily）、属）、属（GenusGenus）、种（）、种（SpeciesSpecies），在以上七个主要级），在以上七个主要级别中，当必要时都可补充若干辅助单元，包括加别中，当必要时都可补充若干辅助单元，包括加上上“亚亚”、“超超”或添上或添上“族族”等。等。（二）种的概念（二）种的概念
3、在微生物尤其是原核生物中，种的定义是很在微生物尤其是原核生物中，种的定义是很难下的，至今还找不到一个公认的、明确的种的难下的，至今还找不到一个公认的、明确的种的定义。这是因为，微生物与高等生物不同，在高定义。这是因为，微生物与高等生物不同，在高等生物中可用于定义种的几个主要性状，在微生等生物中可用于定义种的几个主要性状，在微生物中是无法使用的。我们认为，微生物的种是一物中是无法使用的。我们认为，微生物的种是一个基本分类单元，它是一大群表性特征高度相似、个基本分类单元，它是一大群表性特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其它种有着明显差亲缘关系极其接近、与同属内其它种有着明显差异的一大群菌株的
4、总称。在微生物中，一个种只异的一大群菌株的总称。在微生物中，一个种只能用该种内的一个典型菌株（能用该种内的一个典型菌株（type straintype strain）当作它）当作它的具体代表，故此典型菌株就成了该种的模式种的具体代表，故此典型菌株就成了该种的模式种（type speciestype species）或模式活标本。）或模式活标本。二、学名 物种的学名是用拉丁词或拉丁化的词组成。在一般的出版物中，学名应排斜体字，在书写或打字材料中，应在学名之下划一横线，以表示它应是斜体字母。学名的表示方法分双名法与三名法两种。（一）双名法 双名法指一个物种的学名由前面一个属名和双名法指一个物种的学
5、名由前面一个属名和后面一个种名加词两部分构成。属名的词首须大后面一个种名加词两部分构成。属名的词首须大写，种名加词的字首须小写（包括由人名或地名写，种名加词的字首须小写（包括由人名或地名等专用名词衍生的）。出现在分类学文献中的学等专用名词衍生的）。出现在分类学文献中的学名，在上述两部分之后还应加写三项内容，即首名，在上述两部分之后还应加写三项内容，即首次定名人（正体字，用括号括住）、现名定名人次定名人（正体字，用括号括住）、现名定名人（正体字）和现名的定名年份。如在一般书刊中（正体字）和现名的定名年份。如在一般书刊中出现学名时，则不必写上后出现学名时，则不必写上后3 3项内容。项内容。学名=属
6、名+种的加词+（首次定名人）+现名定名人+现名定名年份 前两项排斜体字，后三项排正体字前两项排斜体字，后三项排正体字(一般可省略一般可省略)。如大肠埃希氏菌（简称如大肠埃希氏菌（简称“大肠杆菌大肠杆菌”）Escherichia coliEscherichia coli（MigulaMigula）Castellani et Castellani et Chalmers 1919Chalmers 1919枯草芽孢杆菌（简称枯草芽孢杆菌（简称“枯草杆菌枯草杆菌”）Bacillus subtilisBacillus subtilis（EhrenbergEhrenberg）cohn 1872cohn 1
7、872（二）三名法当某种微生物是一个亚种或变种时，学名就当某种微生物是一个亚种或变种时，学名就应按应按三名法三名法三名法三名法拼写。拼写。学名学名=属名属名+种名加词种名加词+符号符号subspsubsp或或var+var+亚种亚种或变种的加词或变种的加词属名和种名加词排斜体，符号属名和种名加词排斜体，符号subspsubsp或或varvar排排正体可省略，亚种或变种的加词排斜体不可省略。正体可省略，亚种或变种的加词排斜体不可省略。如酿酒酵母椭圆变种（椭圆酿酒酵母）如酿酒酵母椭圆变种（椭圆酿酒酵母）Saccharomyces cerevisaeSaccharomyces cerevisae（v
8、arvar）ellipsoideusellipsoideus（三）有关学名的其它知识1、属名是一个表示该微生物主要特征的名词或用作是一个表示该微生物主要特征的名词或用作名词的形容词，单数，第一个字母应大写。其词名词的形容词，单数，第一个字母应大写。其词源可来自拉丁词、希腊词或其它拉丁化的外来词，源可来自拉丁词、希腊词或其它拉丁化的外来词，也有以组合的方式拼成。当前后有两个或更多的也有以组合的方式拼成。当前后有两个或更多的学名连排在一起时，若他们的属名相同，则后面学名连排在一起时，若他们的属名相同，则后面的一个或几个属名可缩写成一个、两个或三个字的一个或几个属名可缩写成一个、两个或三个字母，在其
9、后加上一个点。如母，在其后加上一个点。如BacillusBacillus（芽孢杆菌属）（芽孢杆菌属）可缩写成可缩写成“B.”“B.”或或“Bac.”“Bac.”等。等。、种名加词 种名加词又称种加词，它代表一个物种的次要特征。与属名一样，种名加词也由拉丁词、希腊词或拉丁化的外来词组成。字首一律小写。可由形容词或名词组成，如果是形容词,要求其性与属名一致，如Staphylococcus aureus（金黄色葡萄球菌）中,属名与种的加词均为阳性词。在实际工作中，经常遇到自己已经筛选到一株或一批有用菌种，他的属名很易确定，但菌种的最后鉴定还未结束，这时若要进行学术交流或发表论文，其学名中的种的加词可
10、以暂时先用“sp.”（正体，单数）或“spp.”（正体，复数）来代替。例如，“Bacillus sp.”可译为“一种芽孢杆菌”，而“Bacillus spp.”则可译为“若干种芽孢杆菌”或“一批芽孢杆菌”等。三、种以下的几个分类名词亚种以下的分类单元很多，它们的提出和使用均不受“国际命名法规”的限制。（一）亚种（subspecies,subsp,ssp.）亚种是进一步细分种时所用的单元，一般指除某一明显而稳定的特征外，其余鉴定特征都与模式种相同的种。其命名方法按“三名法”处理。（二）变种（variety,var）变种是亚种的同义词，现已不在主张再用这一名词。（三）型（form）曾用作菌株的同义
11、词，现已废除，仅作若干变异型的后缀。如形态变异型（morphovar）、致病变异型（pathovar）等。（四）菌株（strain）菌株又称品系（在非细胞型的病毒中则称毒株或株），表示任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。具有以下几个特点：菌株实为一个物种内遗传多态性的客观反应，其数目几乎是无数的。菌株这一名词所强调的是遗传性纯的谱系。菌株与克隆（即无性繁殖系）的概念相同。菌株与克隆（即无性繁殖系）的概念相同。在同一菌种的不同菌株间，作为鉴定用的在同一菌种的不同菌株间，作为鉴定用的一些主要性状上虽个个相同，但不作为鉴定用的一些主要性状上虽个个相同，但不作
12、为鉴定用的一些一些“小小”性状却可有很大差异，尤其是一些生性状却可有很大差异，尤其是一些生化性状、代谢产物（抗生素、酶等）的产量性状化性状、代谢产物（抗生素、酶等）的产量性状等。等。菌株实际上是某一微生物达到遗传型纯的菌株实际上是某一微生物达到遗传型纯的标志，因此，一旦某菌发生自发或人工变异后，标志，因此，一旦某菌发生自发或人工变异后，均应标以新的菌株名称。均应标以新的菌株名称。当我们在进行菌种保存、筛选或科学研究时，在进行学术交流或发表学术论文时，在利用菌种进行生产时，以及在索取或寄送菌种时，都必须在菌种后标出该菌株的名称。菌株的名称可随意确定，一般可用字母加编号表示。返回目录第二节 微生物
13、在生物界的地位一、生物的界级分类学说（一）两界系统在距今两千多年前我国的的典籍就有记载，在国外，亚里斯多德于公元前4世纪时也提出过生物可分动物和植物的观点。真正科学地描述两界系统的学者是瑞典博物学家林奈，他在其名著植物种志（1753年）中首先提出了动物界和植物界两界系统。（二）三界系统 德国动物学家于1866年建议在动物界和植物界之外，还应加上一个由低等生物组成的第三界原生生物界，它主要由一些单细胞生物及无核类组成。（三）四界系统Copeland在1938年时就提出过生物可分四界即四界系统的设想，至1956年更成熟。这四界为：植物界、动物界（除原生动物外）、原始生物界（原生动物、真菌、部分藻类
14、）和菌界（细菌、蓝细菌）。（四）五界系统1969年提出的五界系统，包括动物界、植物界、原生生物界（包括原生动物、单细胞藻类和粘菌等）、真菌界和原核生物界（包括细菌、蓝细菌等）。（五）六界系统Jahn等于1949年提出六界系统，包括后生动物界、后生植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界和病毒界。我国学者也提出在上述五界系统上加一个病毒界。二、三域学说2020世纪世纪7070年代末由于美国伊利诺斯大学的等年代末由于美国伊利诺斯大学的等人对大量微生物和其它生物进行人对大量微生物和其它生物进行16S16S和和18SrRNA18SrRNA的的寡核苷酸测序，并比较其同源性水平后，提出了一寡核苷酸测序，并比
15、较其同源性水平后，提出了一个与以往各种界级分类不同的新系统，称为三域学个与以往各种界级分类不同的新系统，称为三域学说。说。“域域”是一个比界更高的界级分类单元，过去是一个比界更高的界级分类单元，过去曾称原界。三个域指的是细菌域、古生菌域和真核曾称原界。三个域指的是细菌域、古生菌域和真核生物域。与其他系统的最大差别是把原核生物分成生物域。与其他系统的最大差别是把原核生物分成了两个有明显区别的域，并与真核生物一起构成整了两个有明显区别的域，并与真核生物一起构成整个生命世界的三个域。个生命世界的三个域。附：几个重要的真菌分类系统的比较图附：几个重要的真菌分类系统的比较图返回目录第三节 各大类微生物的
16、分类系统纲要伯杰氏手册最早成书于伯杰氏手册最早成书于19231923年，第一版名为伯杰年，第一版名为伯杰氏鉴定细菌学手册，主要编者为美国学者氏鉴定细菌学手册，主要编者为美国学者D.BergeyD.Bergey等人。等人。此后由其它学者不断修订，从此后由其它学者不断修订，从19741974年的第八版起，编写队年的第八版起，编写队伍进一步国际化和扩大化，至伍进一步国际化和扩大化，至19941994年已出至第九版。年已出至第九版。19801980年代初起，书名改为伯杰氏系统细菌学手册。伯杰年代初起，书名改为伯杰氏系统细菌学手册。伯杰氏系统细菌学手册分为五卷出版，内容极其丰富。手册氏系统细菌学手册分为
17、五卷出版，内容极其丰富。手册把原核生物分为古生菌界和细菌界，相当于三域学说中的把原核生物分为古生菌界和细菌界，相当于三域学说中的两个域。古生菌界共包括门、两个域。古生菌界共包括门、5 5组、组、纲、目、纲、目、科和属，共个种；而细菌界包括门、科和属，共个种；而细菌界包括门、26 26组、组、纲、目、科和属，共有纲、目、科和属，共有个种。个种。返回目录第四节微生物分类鉴定的方法通常可把微生物的分类鉴定方法分成个不同水平：、细胞的形态和习性水平，例如用经典的研究方法，观察微生物的形态特征、运动性、酶反应、营养要求、生长条件、代谢特性、致病性、抗原性和生态学特性等。、细胞组分水平，包括细胞壁、脂类、
18、醌类和光合色素等成分的分析。、蛋白质水平，包括氨基酸序列分析、凝胶电泳和各种免疫标记技术等。、核酸水平，包括(G+C)mol%值的测定、核酸分子杂交、寡核苷酸序列分析，重要基因序列分析和全基因组测序等。一、微生物分类鉴定中的经典方法不管鉴定哪一类微生物，其工作步骤都离不开以下三项：获得该微生物的纯培养物；测定一系列必要的鉴定指标；查找权威性的菌种鉴定手册。（一）经典的鉴定指标形态（个体、群体）；生理生化反应；生形态（个体、群体）；生理生化反应；生态特性；生活史，有性生殖情况；血清学反应；态特性；生活史，有性生殖情况；血清学反应；对噬菌体的敏感性等。对噬菌体的敏感性等。（二）微生物的微型、简便、
19、快速或自动化鉴定技术国内外都有系列化、标准化和商品化的鉴国内外都有系列化、标准化和商品化的鉴定系统出售，较有代表性的有以下几种：定系统出售，较有代表性的有以下几种：、API细菌数值鉴定系统 有20个塑料小管各加有适量糖类等生化反应底物的干粉和反应产物的显色剂，将待检的稀释好的菌样一一加入小管中，经一到二天观察是否有显色反应，将结果记录到相应的表格，再加上若干补充指标，查检索表，最后获得该菌种的鉴定结果。、Enterotube系统 由812个分隔小室的划艇形塑料管制成，每一小室中灌有能鉴别不同生化反应的固体培养基，所有小室都有一小孔，由一条接种用金属丝纵贯其中，接种丝的两端突出在塑料管外，使用前
20、有冒盖上。待鉴定的菌用接种丝一端粘取，在另一端拉出，然后再复原，培养后记录，鉴定菌种。、Biolog全自动和手动细菌鉴定系统 关键部件是一块有关键部件是一块有9696孔的细菌培养板，其中孔的细菌培养板，其中9595孔加有氧化还原指示剂和不同的发酵性碳源的孔加有氧化还原指示剂和不同的发酵性碳源的培养基干粉，另一孔为清水对照。鉴定前先把待培养基干粉，另一孔为清水对照。鉴定前先把待检纯种制成适当浓度的悬液，再吸入一个有检纯种制成适当浓度的悬液，再吸入一个有8 8个个头的接种器中，接着用接种器按头的接种器中，接着用接种器按1212下即可接种完下即可接种完9696孔。孔。3737培养培养4-24h4-2
21、4h后，将培养板放进检查室后，将培养板放进检查室用分光光度计检测，在通过计算机统计即可鉴定用分光光度计检测，在通过计算机统计即可鉴定该样品属何种微生物。该样品属何种微生物。二、微生物分类鉴定中的现代方法（一）通过核酸分析鉴定微生物遗传型、DNA碱基比例的测定即G和C所占的摩尔百分比，这是目前发表任何微生物新种时所必须具备的重要指标。、核酸分子杂交法是测定核酸分子同源程度和不同物种间亲缘关系的有效手段。、rRNA寡核苷酸编目分析 通过分析细胞中最稳定的rRNA寡核苷酸序列同源性程度，以确定不同生物间的亲缘关系和进化谱系的方法。（二）细胞化学成分用作鉴定指标（三）数值分类法又称统计分类法，是一种依据数值分析的原理，借助现代计算机技术对拟分类的微生物对象按大量表型性状的相似程度进行统计、分类的方法。