微生物的分类鉴定.pptx

第第13章章 微生物的分类与鉴定微生物的分类与鉴定分分类类系系统统不不管管是是生生物物的的,还还是是非非生生物物的的,都都是是信信息息存存取取系系统统,这这个个系系统统的的建建立立是是为为了了存存入入或或者者取取出出信信息息,便便于于查查找找,考考证证,便便于于使使用用,便便于于认识。认识。1.分类有以下三个目的分类有以下三个目的:类有以下三个目的类有以下三个目的:(1)为了研究工作为了研究工作,生产应用生产应用,便于查找。便于查找。(2)了解生物进化途径。了解生物进化途径。(3)了解各生物间的亲缘关系了解各生物间的亲缘关系。一、概述：一、概述：2.任务：任务：分类、鉴定、命名分类、鉴定、命名3.定义：定义：现现代代分分类类学学基基本本上上有有两两派派,一一派派强强调调形形态态特特征征,一一派强调亲缘关系。派强调亲缘关系。形态特征形态特征表现型表现型亲缘关系亲缘关系基因型基因型按按微微生生物物的的亲亲缘缘把把它它们们安安排排成成条条理理清清楚楚的的各各种种分类单元或分类群的科学。分类单元或分类群的科学。二、细菌的分类单位与命名法规二、细菌的分类单位与命名法规微生物的分类单位依次分为微生物的分类单位依次分为:界（界（Kingodm）门门(phylum)(亚门亚门)纲纲(Class)(亚纲亚纲)目目(order)(亚目亚目)科科(family)(亚科亚科)族族(group)(亚族亚族)属属(genus)(亚属亚属)种种(species)一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规一、细菌的分类单位与命名法规微生物分类的基本单位是微生物分类的基本单位是“种种”例如枯草芽孢杆菌的分类顺序如下例如枯草芽孢杆菌的分类顺序如下:界界-原核生物界原核生物界(procaryatae)门门-原壁菌门原壁菌门(Firmicutes)纲纲-芽孢菌纲芽孢菌纲(Bacilla)目目-芽孢菌目芽孢菌目(Bacillales)科科-芽孢菌科芽孢菌科(Bacillaceae)属属-芽孢杆菌属芽孢杆菌属(Bacillus)种种-枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)种的概念：种的概念：种种是是一一个个基基本本分分类类单单位位，是是一一大大群群表表型型特特征征高高度度相相似似、亲亲缘缘关关系系极极其其接接近近、与与同同属属内内其其他他种种有有明明显显差差异异的的菌菌株株的的总总称称。在在微微生生物物中中，一一个个种种只只能能用用该该种种内内的的一一个个典典型型菌菌株株作作为为具具体体标标本本，它它就是该种的模式种。就是该种的模式种。种与其它分类级的区别在于种与其它分类级的区别在于:1.它是繁殖的基本单位。它是繁殖的基本单位。2.它是分类的基本单位。它是分类的基本单位。3.划分种要有标准菌株划分种要有标准菌株:标标准准菌菌株株是是人人们们最最先先发发现现,并并进进行行过过描描述述具具有有典典型特征的菌株型特征的菌株。新新种种：sp.nov.或或nov.sp.，新新被被鉴鉴定定的的种种发发表表时时应应在在其其学学名名后后标标上上sp.nov.的的符符号号，新新种种发发表表前前应应将将其其模模式式菌菌株株的的培培养养物物存存放放在在一一个个永永久久性性的的保保藏藏机机构构，并并应应允允许许人们从中取得。人们从中取得。一一个个微微生生物物新新种种的的建建立立必必须须在在IJSB(InternationalJournalofsystematicBactiology)(国国际际系系统统细细菌菌学学杂杂志志)上发表。然后被添加在上发表。然后被添加在细菌名称批准目录细菌名称批准目录中。中。新新种种的的标标准准菌菌株株要要送送交交“世世界界菌菌种种保保藏藏联联合合会会”(WFCC),并并存存入入微微生生物物资资源源中中心心(MicrobiologycalResourcesCenter)简称简称(MIRCEN)。细菌名称发表的优先权为细菌名称发表的优先权为1980年年1月月1日日,即即细菌名称细菌名称批准目录批准目录中没有的中没有的1980年年1月月1日以后谁先发表属于日以后谁先发表属于谁谁。亚亚种种是是种种以以下下的的唯唯一一分分类类单单位位。也也是是分分类类地地位位的的最最低低等等级级,微微生生物物学学中中把把实实验验室室获获得得的的稳稳定变异型菌种称为亚种。定变异型菌种称为亚种。变变种种是是亚亚种种的的同同义义词词,因因会会引引起起混混乱乱,故故不不主主张张使使用用,在新的命名法中没有地位。在新的命名法中没有地位。亚种以下的术语有亚种以下的术语有:生物变异型生物变异型(biovar)化化学学变变异异型型(chemovar):产产生生某某种种化化合合物物或或其其产产量量异异常。常。致致病病变变异异型型(pathovar):对对一一个个或或多多个个寄寄主主的的致致病病反反应。应。噬菌体变异型噬菌体变异型(phayovar):对噬菌体的反应。对噬菌体的反应。血清变异型血清变异型(serovar):抗原特性。抗原特性。其它术语其它术语:克隆克隆:是从单个亲本细胞得来的细胞群体。是从单个亲本细胞得来的细胞群体。菌菌株株:是是由由纯纯培培养养的的单单个个分分离离物物的的后后代代组组成成的的,菌菌株株通通常常是是由由单单菌菌落落衍衍生生而而来来,而而产产生生原原始始菌菌落落的的菌菌数是未知的数是未知的,故大多数菌株不被认为是克隆。故大多数菌株不被认为是克隆。菌菌株株编编号号:从从自自然然界界分分离离到到的的微微生生物物尽尽管管属属于于同同一一个个种种,但但由由于于它它们们来来源源不不一一样样,它它们们之之间间总总会会有有些些细细微微差差异异,这这些些同同种种但但来来源源不不同同的的纯纯培培养养体体就就是是不不同的菌株。同的菌株。通常用编号表示如通常用编号表示如7216、140等。等。群群:在在自自然然界界中中有有些些微微生生物物的的种种类类其其特特征征介介于于两两个个种种之之间间,彼彼此此不不易易严严格格区区分分,于于是是我我们们就就把把这这两两个个种种和和介介于于它它们们中中间间的的一一些些微微生生物物统统称称为为一一个个“群群”。三、命名法规及双名法：三、命名法规及双名法：关关于于原原核核微微生生物物的的命命名名,国国际际上上有有一一个个“国国际际细细菌菌命命名名法规法规”该法规有以下主要规定该法规有以下主要规定:1.细菌名称发表的优先权为细菌名称发表的优先权为1980年年1月月1日。日。在在1980年年1月月1日日以以前前,由由斯斯克克尔尔曼曼教教授授为为主主对对世世界界上上的的细细菌菌名名称称进进行行了了清清理理,保保留留了了3500个个菌菌名名,废废除除了了26400个个菌菌名名,从从1980年年1月月1日日起起,凡凡是是保保留留的的3500个个菌菌名以外的谁先发表属于谁。名以外的谁先发表属于谁。2.新新种种的的命命名名不不应应与与已已发发表表的的真真菌菌,藻藻类类、原原生生动动物物同同名。名。3.种种名名要要用用拉拉丁丁文文,用用双双名名法法表表示示,新新种种要要有有典典型型菌菌株株,新新属要有典型种属要有典型种,并要同时发表菌种的保藏号。并要同时发表菌种的保藏号。4.新新种种(属属)要要在在“国国际际系系统统分分类类细细菌菌学学杂杂志志”(IJSB)上上发发表。表。5.菌名的更改要得到仲裁委员会同意菌名的更改要得到仲裁委员会同意,并发表在并发表在IJSB上上才能有效。才能有效。微生物的学名：微生物的学名：菌种的科学名称。菌种的科学名称。命名原则：命名原则：由由“属名属名+种名种名”构成；构成；属名：用希腊字或拉丁字或拉丁化了的其它文字属名：用希腊字或拉丁字或拉丁化了的其它文字组成。属名用来描述主要特征，如形状、构造组成。属名用来描述主要特征，如形状、构造或者科学家的名字；或者科学家的名字；种种名名：用用拉拉丁丁文文或或拉拉丁丁化化的的文文字字或或人人名名表表示示,种种名名用来描述色素用来描述色素,来源或科学家的名字。来源或科学家的名字。学名学名=属名属名+种的加词种的加词+（首次定名人）（首次定名人）+现名定名人和现名定名人和鲜明定名年份鲜明定名年份规定与常识：属名应大写首字母、单数、可以组规定与常识：属名应大写首字母、单数、可以组合外而成。种的加词代表一个种的次要特征，首合外而成。种的加词代表一个种的次要特征，首字小写字小写例如例如:Bacillus thuringiensisBerliner1915;属名属名种名种名定名人定名人定名时间定名时间四、传统的微生物分类方法四、传统的微生物分类方法(一一)形态特征形态特征:(1)形态形态:(2)大小大小:菌体菌体宽宽长长或者直径大小或者直径大小(3)排列排列:(4)G染色反应染色反应:G+、G,G不定。不定。(5)细胞内含物细胞内含物:聚聚-羟基丁酸羟基丁酸,异染粒异染粒,硫粒等。硫粒等。(6)鞭毛与运动性鞭毛与运动性:(7)荚膜有无。荚膜有无。(8)芽胞芽胞:(9)发育过程中的形态变化发育过程中的形态变化:(10)特殊构造特殊构造:a.放线菌的分枝及孢子形态放线菌的分枝及孢子形态;b.鞘细菌有鞘鞘细菌有鞘:c.柄细菌有柄柄细菌有柄:d.粘细菌形成子实体粘细菌形成子实体:(二二)培养特征培养特征:培养特征主要指培养特征主要指菌落特征菌落特征:1.菌落大小菌落大小,一般量直径一般量直径2.形状形状:圆、扩展、不规则、变形虫状等。圆、扩展、不规则、变形虫状等。3.边缘边缘:踞齿状踞齿状波形波形放射状。放射状。4.隆起度隆起度:5.透明度透明度:半透明半透明,透明透明,不透明。不透明。6.质地质地:粘稠、疏松、紧密。粘稠、疏松、紧密。7.颜色颜色:正面颜色正面颜色,反面颜色。反面颜色。液体培养特征液体培养特征:1.混浊度混浊度2.有无沉淀有无沉淀3.有无浮膜及浮膜厚度有无浮膜及浮膜厚度4.半固体穿刺培养的生长及运动性半固体穿刺培养的生长及运动性（三（三)生理特征生理特征:(1)对氧气的需要对氧气的需要:嫌气嫌气,兼嫌气兼嫌气(2)C素营养素营养:A.属何种营养类型属何种营养类型:光能自养光能自养,光能异养光能异养,化能自养，化能异养化能自养，化能异养B.对各种有机对各种有机C化物的利用化物的利用:糖类糖类(单糖、双糖、寡糖、多糖单糖、双糖、寡糖、多糖)有机酸、有机酸、醇、醇、醛、醛、烃类烃类(CH4)(3)N素营养素营养A无机无机N化合物化合物NO3-盐盐NH4+盐盐B有机有机N化合物化合物尿素、尿素、碱基、碱基、核甘酸核甘酸、AA、蛋白质蛋白质C、分子、分子ND、NO3还原还原E.、aa自养、自养、aa异养异养(4)代谢产物及分泌物代谢产物及分泌物a.代谢产物代谢产物:各种有机酸各种有机酸,气体气体b.N代谢产物代谢产物:H2S、NH3,吲哚吲哚c.产生各种酶产生各种酶:蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、尿酶等。蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、尿酶等。d.产生各种色素产生各种色素:可溶性色素可溶性色素,脂溶性色素。脂溶性色素。e.抗菌素的产生。抗菌素的产生。f.毒素、毒素、,维生素的产生等。维生素的产生等。(四四)生态特征生态特征(1)、对、对pH的要求的要求:(2)、对温度的要求、对温度的要求(3)、海水、淡水、海水、淡水(4)、动、植物体表、动、植物体表,体内体内(5)、腐生、寄生。、腐生、寄生。生态特征只作分类参考不作分类依据。生态特征只作分类参考不作分类依据。五、现代微生物分类法五、现代微生物分类法1.DNA中中G+C含量含量:DNA由由A:腺腺嘌嘌呤呤T:胸胸腺腺嘧嘧啶啶G：鸟鸟嘌嘌呤呤C:脆脆嘧嘧啶啶四四种种碱碱基基组组成成,不不同同的的原原微微生生物物,其其DNA中中的的G+C的的百百分分含含量量不不一一样样,现现在在把把它它作作为为原原核核生生物物的的重重要要分分类类依据。依据。同种不同菌株同种不同菌株G+Cmol%差异应在差异应在4-5%以下。以下。同同属属不不同同种种的的G+Cmol%差差异异应应小小于于10-15%，通常小于通常小于10%。G+C%的测定方法的测定方法:测定测定DNA的解链温度的解链温度(或或Tm测定法测定法)2.DNADNA杂交杂交通通过过测测定定两两菌菌株株DNA的的碱碱基基顺顺序序的的相相似似性性(同同源源性性),来来判断两菌株的亲缘关系。判断两菌株的亲缘关系。同源性同源性60%为同一个种为同一个种同源性同源性70%为同一个亚种为同一个亚种同源性同源性20-60%为同属不同种为同属不同种DNA-rRNA杂交杂交rRNA具具有有很很强强的的保保守守性性，当当DNADNA杂杂交交率率很很低低时，利用时，利用DNA-rRNA杂交仍可出现很高的杂交率杂交仍可出现很高的杂交率核酸探针：核酸探针：核酸探针是用标记核酸探针是用标记DNA检测未知检测未知DNA是否与其互补。是否与其互补。核核酸酸探探针针杂杂交交方方法法有有菌菌落落原原位位杂杂交交、斑斑点点杂杂交交(dot-blotting)和印迹杂交（和印迹杂交（Southernblotting）等。）等。3、血清学反应、血清学反应:(在在免免疫疫学学中中,细细菌菌细细胞胞表表面面的的物物质质可可以以分分为为三三种抗原种抗原:即即:鞭毛抗原鞭毛抗原(H抗原抗原);表面抗原表面抗原(如如K抗原抗原);胞壁抗原胞壁抗原(O抗原抗原)。一一些些原原核核微微生生物物种种以以下下的的划划分分可可以以根根据据它它们们某某种种抗抗原原性性的的差差异异,区区分分为为不不同同的的血血清清型型或或者者菌株。菌株。三、原核微生物的分类方法三、原核微生物的分类方法:目前常用的分类方法有以下目前常用的分类方法有以下4种种:以以形形态态生生理理特特征征为为主主的的传传统统分分类类法法(经经典典分类法分类法)以以DNA为主的遗传分类法为主的遗传分类法数值分类法数值分类法化学分类法化学分类法(一一)经典分类法经典分类法:经经典典分分类类法法又又叫叫传传统统分分类类法法:已已沿沿用用了了100多多年年,主主要要是是运运用用形形态态特特征征和和生生理理特特征征,在在这这些些特特征征中中又又分分主主要要特特征征和和次次要要特特征征,一一般般形形态态特特征征为为主主要要特特征征。最最后后用用双双歧歧法法排排列列出出一一个个个个分分类类群群。经典分类法仍是目前广泛采用的方法。经典分类法仍是目前广泛采用的方法。例如红螺菌目中红螺菌科属的划分例如红螺菌目中红螺菌科属的划分:细胞螺旋状细胞螺旋状属属:红螺菌属红螺菌属(Rhodospirillum)细胞杆状细胞杆状,卵形或球形卵形或球形,不形成丝状体不形成丝状体属属:红假单胞菌属红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)细胞卵形到伸长的卵形细胞卵形到伸长的卵形,形成丝状体形成丝状体属属:红微菌属红微菌属(Rhodomicrobium)。各各属属以以下下种种的的划划分分则则是是根根据据细细胞胞大大小小及及生生理理特特性性如如对对氧氧气气的的需需要要,生长的生长的pH环境及培养物的色素等。环境及培养物的色素等。(二二)、遗传分类法、遗传分类法六六十十年年代代以以后后,由由于于分分子子生生物物学学的的发发展展,原原核核微微生生物物的的分分类类把把以以表表型型特特征征为为主主的的分分类类学学开始深入到以基因型为主的分类。开始深入到以基因型为主的分类。遗遗传传分分类类法法的的特特点点：主主要要是是从从遗遗传传学学角角度度评评价价微微生生物物间间的的亲亲缘缘关关系系。以以GC含含量量和和不不同同来来源源的的DNA之之间间碱碱基基顺顺序序的的类类似似程程度度及及同同源性为依据源性为依据,排列出一个个分类群。排列出一个个分类群。(三三)、数值分类法、数值分类法:传传统统分分类类法法的的毛毛病病是是人人们们对对特特征征重重要要性性的的认认识识带带有有很很大大的的人人为为因因素素。例例如如:a菌菌:圆、运动圆、运动b菌菌:圆、不动圆、不动c菌菌:杆、运动杆、运动d菌菌:杆、不动杆、不动根据人们对特征重要性的认识的不同根据人们对特征重要性的认识的不同,可以划分为下面两个图可以划分为下面两个图:圆圆杆杆一级一级运运动动不不动动运动运动不动不动运动运动不动不动二级二级圆圆杆杆圆圆杆杆从从生生物物进进化化的的角角度度,到到底底是是先先演演化化形形态态,后后演演化化运运动动器器官官，还还是是先先演演化化运运动动器器官官,后后演演化化形形态态?传传统统分分类类无无法法说说清清,分分类类工工作作者者大大都都根根据据自自己己的的爱爱好好,有有的的先选择形态先选择形态,有的先选择运动器官。有的先选择运动器官。数数值值分分类类法法:所所谓谓数数值值分分类类法法,就就是是用用数数理理统统计计方方法法来来处处理理细细菌菌的的各各种种特特征征,求求出出相相似似值值,以以其其相相似似性性的的大大小小决定细菌在分类学中的关系决定细菌在分类学中的关系,并把它们分为各个类群。并把它们分为各个类群。数值分类可归纳为以下几个步骤数值分类可归纳为以下几个步骤(1)选择分类单位选择分类单位分分类类单单位位可可以以是是菌菌株株,也也可可以以是是种种,在在数数字字分分类类中中分分类类单单位位称称为为运运算算单单位位(OTU)。(2)选择分类特性选择分类特性特征数目不少于特征数目不少于50-60个个(3)进行特征鉴定进行特征鉴定取得各项特征的数据取得各项特征的数据+特征记特征记1-特征记特征记0(4)计算相似性计算相似性相相似似性性在在原原核核生生物物分分类类中中,常常用用Sm(匹匹配配系系数数)或或Sj(相似系数相似系数)表示。二者的计算公式为：表示。二者的计算公式为：Ssm=(a+d)/(a+b+c+d)Sj=a/(a+c+b)匹配系数公式常改为匹配系数公式常改为Ssm=(a+d)/(a+b+c+d)-nca、表示两个、表示两个OTU的性状编码皆为的性状编码皆为“1”的个数；的个数；b、表表示示一一个个OTU为为“1”，另另一一个个OTU为为“0”的性状个数；的性状个数；c、表表示示一一个个OTU为为“0”，另另一一个个OTU为为“1”的性状个数；的性状个数；d、表示两个、表示两个OTU皆为皆为“0”的性状个数。的性状个数。特特 征征菌菌株株ABCDEFGHIJ1+-+-+-2-+-+-3+-+nc-+4-+-+-nc+5+-+-计算匹配系数：计算匹配系数：123451100250100333551004223350100540705544100125341100250100540701003335555100422334450100将各运算单位(OTU)之间的匹配系数排列出矩阵图按匹配系数大小重新排列矩阵5.5.绘出树状图绘出树状图:关于原核微生物的分类系统，世关于原核微生物的分类系统，世界比较权威的原核微生物分类系统界比较权威的原核微生物分类系统有三个：有三个：、前苏联克拉西尼柯夫系统、前苏联克拉西尼柯夫系统 、法国的普雷沃系统、法国的普雷沃系统 、美国的伯杰氏系统、美国的伯杰氏系统 生物的三域学说生物的三域学说细菌的伯杰氏分分类系统细菌的伯杰氏分分类系统 伯杰氏细菌鉴定手册伯杰氏细菌鉴定手册(第九版第九版)将原核微生物将原核微生物分为分为3535群，归纳为四大类群，归纳为四大类(或四个门或四个门)：第一类，具细胞壁的革兰氏阴性真细菌；第一类，具细胞壁的革兰氏阴性真细菌；第二类，具细胞壁的革兰氏阳性真细菌；第二类，具细胞壁的革兰氏阳性真细菌；第三类，无细胞壁的真细菌；第三类，无细胞壁的真细菌；第四类，古细菌。第四类，古细菌。伯伯杰杰氏氏系系统统细细菌菌学学手手册册第第二二版版将将原原核核生生物物分分为为古古细细菌菌和和真真细细菌菌2 2个个界界，下下设设2525门门，3939纲纲，8989目目，207207科科，包包括括852852属属，50005000余余种种，分分为为五五卷卷本本出出版版。伯伯杰杰氏氏系系统细菌学手册统细菌学手册第二版的分类如下第二版的分类如下:伯杰氏系统细菌学手册第二版对原核微生物的分类伯杰氏系统细菌学手册第二版对原核微生物的分类（该系统将原核生物分为（该系统将原核生物分为2域（或界）域（或界）25门门39纲纲89目目207科科852属）属）第一卷古生菌，深刻分支的和光能营养细菌第一卷古生菌，深刻分支的和光能营养细菌古生菌域（或界）古生菌域（或界）含含2门门8纲纲12目目20科科69属属1.泉古生菌门泉古生菌门(Crenarchaeota)2.广古生菌门广古生菌门(Euryarchaeota)细菌域（或界）细菌域（或界）含含23门门31纲纲77目目187科科783属属3.产液菌门产液菌门4.栖热袍菌门栖热袍菌门5.热脱硫杆菌门热脱硫杆菌门6.异常球菌栖热菌门异常球菌栖热菌门7.金矿菌门金矿菌门8.绿屈挠菌门绿屈挠菌门9.热微菌门热微菌门10.硝化螺菌门硝化螺菌门11.铁还原杆菌门铁还原杆菌门12.蓝细菌门蓝细菌门13.绿菌门绿菌门第二卷变形杆菌第二卷变形杆菌14.变形杆菌门变形杆菌门第三卷第三卷低低GC含量的革兰氏阳性细菌含量的革兰氏阳性细菌15.厚壁菌门厚壁菌门第四卷高第四卷高GC含量的革兰氏阳性细菌含量的革兰氏阳性细菌16.放线杆菌门放线杆菌门第五卷浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和梭杆菌第五卷浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和梭杆菌17.浮霉状菌门浮霉状菌门18.衣原体门衣原体门19.螺旋体门螺旋体门20.丝状杆菌门丝状杆菌门21.酸杆菌门酸杆菌门22.拟杆菌门拟杆菌门23.梭杆菌门梭杆菌门24.疣微菌门疣微菌门25.网球菌门网球菌门中国细菌分类学家王大稆先生的细菌分类系统中国细菌分类学家王大稆先生的细菌分类系统:古细菌亚界古细菌亚界原核生物界原核生物界薄壁菌门薄壁菌门真细菌亚界真细菌亚界厚壁菌门厚壁菌门疵壁菌门疵壁菌门