微生物的分类鉴定及命名

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章,微生物的分类、鉴定,及命名,本章内容提要,1 生物界的分类,2 微生物的分类学,3,分类单元和分类名词,4,微生物的命名,5 进化指针的选择,6 微生物分类鉴定的特征和技术,7 微生物的分类系统,教学提示,：,*重点掌握各分类单元名称、微生物命名原则,*了解微生物的进化地位和分类系统。,*难点是分类学的名词术语和常见常用微生物的拉丁文学名，但又是必须掌握的。要求掌握的较重要的常见常用微生物共约30个学名，希望同学们认真领会、记忆，这是回避不了的，是微生物学学习的基本功。,1、生物界的分类,地球上的物种估计大约有,200万种,，其中微生物超过10万种，而且其数目还在不断增加。（因已知微生物仅10%，已开发利用的是已知的1%。）,在生物进化历史过程中演化形成生物种类和种群的多样性。,生物分类,就是通过研究生物的,系统发育,及其,进化历史,，揭示各类生物的,多样性,及其,系统发生关系,，编制分类系统，还原生物的自然历史位置。,高等动植物分类,化石资料、形态学、比较胚胎学,较正确反映其系统发育,微生物分类的难题：,绝大部分微生物个体小、形态简单、易受环境影响而变异、缺少有性繁殖过程、缺乏化石资料。,生物分类的二种基本原则：,a）根据,表型特征(phenotype)的相似程度,分群归类，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；,b）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，建立反映生物系统发育的分类系统。,生物的界级分类学说：在认识发展过程的不同阶段存在对生物分类的不同观点。,如：二界系统、三界系统、四界系统、,五界系统,、六界系统和,三原界系统,直至,三域学说.,生物的界级分类学说,三原界系统是1978年由R.H.Whittaker和L.Margulis提出的。,所有生物存在一个共同祖先，由它分三条进化路线，就形成了三个原界：古细菌（Archaebacteria）原界、真细菌(Eubacteria)原界、真核生物(Eucaryotes)原界.,内共生学说,主要是L.Margulis的贡献.,L.Margulis 的真核细胞共生起源假说,三原界系统,利用16S rRNA建立,分子进化树,的美国科学家,Carl Woese,16S rRNA分子计时器（,molecular chronometers）,或分子尺、,或进化钟（evolutionary clock）,三域学说的建立,三域学说(three domains theory)及其 生物进化谱系树,三域:,细菌域,(Bacteria),古生菌域,(Archaea),真核生物域,(Eukarya),人类对微生物的认识水平是生物界级,分类的核心,微生物的进化地位：,通过放射性元素的计时技术，测得地球年龄约有45-46亿年。从最古老的微生物化石叠层岩中发现，类似细菌的生物在约35亿年前就已出现，此时地球开始由,化学进化,转入到,生物进化,阶段（此时为,单极生态系,，最早出现的生命形态主要是古生菌）；,发现蓝细菌类原核生物是在21亿年前,此时已进化到,双极生态系统,，并且地球大气开始由无氧变成有氧，并且开始有了阻挡紫外线的臭氧层，之后出现真核微生物；,大约6亿年前，水圈中出现了后生动物（摄食消费者），至此已形成了,三极生态系,；之后出现由“鱼陆生生物两栖类爬行类”的进化趋势，,人类诞生至今不过300万年。,有人认为，如果把地球年龄比喻为一年的话，则微生物诞生的时间是在3月20日左右，人类出现的时间是12月31日下午7时左右，所以可以毫不夸张地说，微生物是一切生物（包括人类）的“老前辈”。,2、微生物分类学,经典分类学：按微生物表型特征分类,微生物系统学：按亲缘关系和进化规律分类,表型特征：形态学、生理生化学、生态学等，推断微生物的系统发育。,表型特征结合分子水平上的基因型特征（如16S rRNA)，探讨微生物进化地位、系统发育关系并进行分类鉴定。,微生物分类学的三个任务：分类、鉴定及命名,分类,是根据微生物的相似性和亲缘关系，将微生物归入不同的分类类群。,鉴定,是确定一个新的分离物属于已经确认的哪个分类类群的过程。,命名,是根据国际命名法规给每一微生物类群及种类以科学的名称。,以啤酒酵母为例，它在分类学上的地位是：,界(Kindom)：真菌界,门(Phyllum)：真菌门,纲(Class)：子囊菌纲,目(Order)：内孢霉目,科(Family)：内孢霉科,属(Genus)：酵母属,种(Species)：啤酒酵母,3、微生物的分类单元和分类学名词,界、门、纲、目、科、属、,种,七级单元,种是最基本的分类单元,每一分类单元后可有若干辅助单元，如亚门、亚纲、亚目、亚科等,种（,species）,：是一个基本分类单位；是一大群,表型特征,高度相似、,亲缘关系,极其接近，与,同属,内其他种有,明显差别,的一大群,菌株,的总称。,菌株（strain）,:,表示,任何,由一个独立分离的单细胞繁殖而成的,纯种群体,及其,一切后代,（起源于共同祖先并保持祖先特性的一组纯种后代群）。因此，一种微生物的,每一不同来源,的纯培养物均可称为该,菌种,的一个,菌株,。菌株强调的是,遗传型,纯的谱系.,以 大肠埃希氏杆菌的2个菌株为例：,Escherichia coli,K12,和,Escherichia coli,-157:H7,“,菌株”的数量是无限的；“种”的数量应该是有限的。,菌株名称表示法：紧随学名后，可随意命名。,种是分类学上的基本单位，菌株是实际应用中的基本单位，,因为,同一菌种的不同菌株,在产酶等代谢物的,种类或产量,上会有很大的不同和差别！,模式种：,在微生物中，一个,种,只能用该种内的一个,典型菌株,（type strain）当其具体代表，此即,该种,的模式种（type species）。,例如：,两歧双歧杆菌的大量菌株中，只有“,ATCC29521”,菌株才是模式种,亚种,(subspecies）或,变种(variety),：,种内细分时所用单元。,当某一个种内的某一菌株存在少数,明显而稳定的变异特征,与模式种不同，而此差异又不足以当作命名新种的依据时，可以将这些菌株细分成小的分类单元亚种。,变种是亚种的同义词，因“变种”一词易引起词义上的混淆，从1976年后，已废除使用变种一词。,如：,E.coli,k12（野生型）培养时是不需要添加氨基酸的，而实验室变异后，可从k12菌株获得某种氨基酸的缺陷型菌株，此即,E.coli,k12的一个亚种。,型,(,form):亚种以下的细分，仅作若干变异型的后缀使用.,当同种或同亚种内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：按抗原特征的差异分为不同的血清型；另有形态变异型、致病变异型等,纯培养(物):,在微生物学中,在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体称作培养物（culture）,只有一种微生物的培养物称作纯培养物（pure culture）.在实际工作中，纯培养常以试管斜面或试管液体形式存在.,上述名词中，菌株、亚种、变种、型、纯培养(物）等都不具有分类学地位，只有种及其以上的分类单元才具有正式分类学地位。,学名微生物的科学名称，是按照“国际命名法规”进行命名并受到国际学术界公认的通用名称。学名由拉丁词或拉丁化的外来词组成。学名的命名主要用,双名法,，,少数情况下用三名法,。,双名法,：,学名=,属名+种加词,+（,首次定名人）+现定名人+定名年份,属名,：表示微生物的,主要特征，首字母大写,。由微生物构造、形态或科学家姓氏等词经拉丁化后而成。,种加词,：表示微生物,次要特征,，,首字母小写。可由微生物产的色素或其形状、来源或科学家姓名等词拉丁化而成。,4、微生物的命名,必要,，需用,斜体,表示,可省略,.,用,正体,表示,微生物的名字有俗名和学名两种。如：红色面包霉粗糙脉孢霉,绿脓杆菌铜绿假单胞菌,例：大肠埃希氏杆菌,Escherichia coli,（Migula）Castellani et Chalmers 1919,金黄色葡萄球菌,Staphylococcus aureus,Rosenbach 1884,枯草芽孢杆菌,Bacillus subtilis,关于微生物的新种新分离到并鉴定过的、从未记载过的微生物,新种命名：,按国际命名法规进行命名，并在规定的学术刊物上发表，而且应在其学名后附上,“sp.nov”符号。例如：,Corynebacterium,pekinense,sp.nov,AS1.299,当泛指某一属微生物而不特指该属中某一具体种时，或者还未确定种名时，可在属名后加sp.或ssp.（分别代表,species 缩写的单数和复数形式）（用,正体字,打印）表示.例如：,Saccharomyces,sp.,表示酿酒酵母属中的一(某)个种。,Saccharomyces,spp.,表示酿酒酵母属中的一(某)些种。,菌株名称,在种名后面自行加上数字、地名或符号等，如：,Bacillus subtilis,AS1.389,AS=Academia Sinica,Bacillus subtilis,BF7658,BF=北纺,Clostridium acetobutylicum,ATCC824 丙酮丁醇梭菌,ATCCAmerican Type Culture Collection,美国模式菌种保藏中心,当文章中前面已出现过某学名后面再出现时，可将后出现的属名简写成1-3个字母。,如：,Bacillus subtilis,AS1.398,B.subtilis,BF7658,Bac.brevis,短芽孢杆菌,Escherichia coli,B 大肠杆菌B株,Bacillus subtilis,AS1.398 枯草芽孢杆菌AS1.398菌株,AS1.*Academia Sinica（中科院）对,细菌类,的编号,AS2.*酵母类,AS3.*霉菌类,AS4.*放线菌类,例：,S.cerevisiae,的常用菌株有：,AS2.173 一株葡萄酒酵母,AS2.375 一株面包酵母,AS2.393 一株酒精酵母,AS2.14 一株啤酒酵母,AS2.4 另一株啤酒酵母,AS2.346 一株果酒酵母,三名法：用于对,亚种的命名,，这时在属名和种名后加写一个subsp(排正体），然后再附上亚种名称（排斜体）。如：,Bacillus thuringiensis,（subsp）,galleria,苏云金芽孢杆菌腊螟亚种,形态结构、生理生化、少量的化石资料、行为习性，等等,表型特征：,5、进化指征的选择:,b）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；,缺点：,a）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；,蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变量(,氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率,)与分子进化的时间成正比。,生物大分子作为进化标尺依据,a）在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，,进化距离远，进化过程中很早就分支了。,b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同或相似性很大，,处在同一进化水平上。,大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要,的区域，比功能不重要的分子或分子,区域,进化变化速度低。,RNA作为进化的指征,16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺”,或“分子计时器”：,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）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；,5）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(,真核