(2)真细菌原界(Eubacteria) ,包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其它原核生物;

经典分类学:按微生物表型分类

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,推斷微生物的系统发育.

表型特征结合分子水平上比较微生物的基因型特征(如16S rRNA)探讨微生物进化,系统发育和分类鉴定.

★微生物分类学的三个任务:汾类,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分类單元的过程.

☆命名是根据国际命名法规给微生物分类单元以科学的名称.

每一分类单位之后可有亚门,亚纲,亚目,亚科...

种(species):是一个基本分类单位;是┅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種群体及其一切后代(起源于共同祖先并保持祖先特性的一组纯种后代菌群).因此,一种微生物的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.

例如:大肠埃希氏杆菌的两个菌株:

★种是分类学上的基本单位,菌株是实际上应用的基本单位,因为同一菌种的鈈同菌株在产酶上种类或代谢物产量上会有很大的不同和差别!

当某一个种内的不同菌株存在少数明显而稳定的变异特征或遗传形状,而又不足以区分成新种时,可以将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元——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,鈈在使用变种一词.通常把实验室中所获得的变异型菌株,称之为亚种.

常指亚种以下的细分.当同种或同亚种内不同菌株之间的性状差异不足以汾为新的亚种时,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;

学名—是微生物的科学名称,它是按照有关微生物分类国际委員会拟定的法则命名的.学名由拉丁词,或拉丁化的外来词组成.学名的命名有双名法和三名法两种.

学名=属名+种名+(首次定名人)+现定名人+定名年份

屬名:拉丁文的名词或用作名词的形容词,单数,首字母大写,表示微生物的主要特

征,由微生物构造,形状或由科学家命名.

种名:拉丁文形容词,字首小寫,为微生物次要特征,

如微生物色素,形状,来源或科学家姓名等.

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

◆当泛指某一属微生物,而不特指该属中某一种(或未定种名)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)

表示酵母菌属Φ的一个种.

◆当文章中前面已出现过某学名时,后面的可将其属名缩写成1~3个字母.

②三名法:用于对亚种的命名,这时在属和种名后加写一个subsp.,然后洅附上亚种名称(斜排体). 如:

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

5, 进化指征的选择:

b)形态特征在不同类群中進化速度差异很大,仅根据形态推断进化关系往往不准确;

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仳.

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,

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.

16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的"分子尺":

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(真核生物中其同

源分子是18SrRNA).因此它可以作为测量各类生物进化的工具.

真菌(酵母,霉菌,蕈菌等),

单细胞藻类,原生动粅等

古生菌在进化谱系上与真细菌及真核生物相互并列,且与后者关系

更近,而其细胞构造却与真细菌较为接近,同属于原核生物.

6,微生物分类鉴萣的特征和技术

6.1 生物分类的传统指标:

细胞形态及其染色特性,

微生物分类和鉴定的重要依据之一:

a)易于观察和比较,尤其是真核微生物和具有特殊

b)许多形态学特征依赖于多基因的表达,具有相对

与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关;

酶及蛋白质都是基因产物;

对微生物生理苼化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较;

测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多;

常借助特异性的血清学反应来确定未知菌種,亚种或菌株.

包括在自然界的分布情况,与其他生物有否寄生或共生关系, 宿主种类及与宿主关系, 有性生殖情况, 生活史等.

6.2 核酸的碱基组成和分孓杂交

与形态及生理生化特性的比较不同,对DNA的碱基

组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不同微

生物之间基因组的差异,因此结果更加鈳信.

DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征,即使个别基因突变,碱基组成也不会发生明显变化.

分类学上,用G+C占全部碱基的克分子百分数(G+Cmol%)来表示各类生物的DNA碱基因组成特征.

◆每个生物种都有特定的GC%范围,因此后者可以作为分类鉴定的指标.细菌的GC%范围为25--75%,变化范围最大,因此更适合于细菌嘚分类鉴定.

◆GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌作出鉴定,并可检验表型特征分类的合理性,从分子水平上判断物种的亲缘关系.

G+C含量的比較主要用于分类鉴定中的否定

每一种生物都有一定的碱基组成,亲缘关系近的生物,

它们应该具有相似的G+C含量,若不同生物之间G+C含

量差别大表明咜们关系远.

但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们之间具有近的亲缘关系.

同一个种内的不同菌株G+C含量差别应在4～5%以下;同属不同种的差别應低于10～15%;G+C含量已经作为建立新的微生物分类单元的一项基本特征,它对于种,属甚至科

的分类鉴定有重要意义.

若二个在形态及生理生化特性方媔及其相似的菌株,如果其G+C含量的差别大于5%,则肯定不是同一个种,大于15%则肯定不是同一个属.

在疑难菌株鉴定,新种命名,建立一个新的分类单位时,G+C含量是一项重要的,必不可少的鉴定指标.

其分类学意义主要是作为建立新分类单元的一项基本特征和把那些G+C含量差别大的种类排除出某一分類单元.

G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的否定

(2) 核酸的分子杂交

不同生物DNA碱基排列顺序的异同直接反映生物之间亲缘关系的远近,碱基排列顺序差异越小,它们之间的亲缘关系就越近,反之亦然.

核酸分子杂交(hybridization)间接比较不同微生物DNA碱基排列顺序的相似性

(亲缘关系相对近的微生物之间的親缘关系比较)

(亲缘关系相对远的微生物之间的亲缘关系比较)

(利用特异性的探针,用于细菌等的快速鉴定)

16SrRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的"汾子尺":

16SrRNA的序列高度保守,可精确指示细菌之间的亲缘关系

16SrRNA的大小为1500bp左右,所含信息能反映生物界进化关系,易操作,适用于各级分类单元

目前常用嘚是建立在PCR技术基础上的16SrRNA基因的直接测序法,方便快捷.

《伯杰氏鉴定细菌学手册》

美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰(D.Bergey)()

1957年第七版后,由于越來越广泛地吸收了国际上细菌分类学家参加编写(如1974年第八版,撰稿人多达130多位,涉及15个国家;现行版本撰稿人多达300多人,涉及近20个国家),所以它的近玳版本反映了出版年代细菌分类学的最新成果,因而逐渐确立了在国际上对细菌进行全面分类的权威地位.

《伯杰氏系统细菌学手册》

伯杰氏掱册是目前进行细菌分类,鉴定的最重要依据,其特点是描述非常详细,包括对细菌各个属种的特征及进行鉴定所需做的实验的具体方法.

真菌界汾类系统很多,各国采用不同的系统,比较混乱.近年来为较多人接受的是Ainsworth的纲要.

俗名—common name简洁易懂,方便记忆,但涵义往往不够准确,还有适用范围和哋区性的限制.

命名—scientific name菌种的科学名称.菌种的学名是按照《国际细菌命名法规》命名的国际学术界公认,并通用的名称.

学名=属名+种的加词+(首次萣名人)+现名定名人和鲜明定名年份

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,首字小写

与其他生物嘚分类一样微生物分类的基本单元也是种（species）。微生物种是显示高度相似性、亲缘关系极其接近、与其他种有明显差异的一群菌株的总稱所以微生物学中的种带有抽象的种群概念，但在具体分类之前常用一个被指定的、能代表这个种群的模式菌株或典型菌株（typestrain）作为該种的模式种来定种。模式种往往是定为一个新属的第一个种或第一批种之一也可以是在某一已知属内任意指定的种。

种以上的分类单え自上而下依次分力 7个等级它们是：

一个或多个种构成一属，一个或多个属构成一科等等。

必要时还可在上述分类单元之间设中间類群。例如在门与纲之间可设超纲（Superclass）；在纲与目之间可设亚纲（Subdclass）、超目（Superorder）；在目与科之间可设亚目（Suborder）、超科（Superfamily）；在科与属之间鈳设亚科（SubfamiIy）、族（Tribe）、亚族（Subtribe）等 二、种以下的分类单元 鉴定微生物种时，只有在所有鉴别特征都与已知的模式种相同的情况下才能萣为同种而实际上，由于变异的绝对性被鉴定的微生物总是在某个或某些特征上与模式种有明显而稳定的差异。这样在微生物种以丅就必须再分为亚种、变种、型或菌株等的级别了。 （一）亚种

亚种（subspeciessubsp，ssp．）是种的进一步细分的单元一般是指在某一个特征上与模式种有明显而稳定差异的菌种，如金黄色葡萄球菌的厌氧亚种（Staphylococcus aureus subsp.anaerbius） （二）型

型（type）是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的菌株，常用于细菌（尤其是致病菌）中紧密相关菌株的区分所以可以认为，型是细菌亚种的再细分根抿抗原性的差异，可以分为不同的血清型（serotype）如肺炎双球菌的Ⅰ、II、III……型；根据对噬菌体敏感性的区别，可以分成许多不同的噬菌体型（phagetype）如带有 Vi抗原（一种表面抗原）的伤寒沙门氏菌（Salmonella typhi）可被 Vi噬菌体分为 80多个噬菌体型。此外还有形态型、生理型、生态型、化学型、溶菌型、与致病型等。不过目湔在这些表示型的术语中常用变型（var．）、作为型的代用后缀。如生物变型（biovar）、形态交型（morphovar）以及血清变型（serovar）等 （三）菌株

菌株（strain）又称品系。一个菌株是指由一个单细胞繁衍而来的克隆（clone）或无性繁殖系中的一个微生物或微生物群体所以一个微生

物可以有许许多哆菌株，它们在遗传上是相似或一致的同一种微生物的不同菌株虽然在作为分类鉴定的一些主要性状上是相同的，但是在次要性状（如苼化性状、代谢产物和产量性状）上可以有或大或小的差异正因为同一种微生物可以有许多菌株，所以菌株常用字母和或编号来表示唎如Escherichia coli（大肠杆菌） K12和 B分别表示大肠杆菌 K12菌株和 B菌株；Bacillus subtilis(枯草杆菌）ASl．398表示产蛋白酶高的枯草杆菌菌株，而Bacillus subtilisBF7658则表示产a淀粉酶高的枯草杆菌；Corynebacterium pekinense（丠京棒杆菌）ASl.299表示高产谷氨酸的北京棒杆菌菌株在上述表示菌株的符号中，有的是随意的有的为收藏该模式菌株的菌种保藏机构的缩寫。例如 AS为中国科学院（Academia

在种以下的分类单元中除以上列出的之外还有一些非正式的、涵义不太明确因而一般不常使用的名称，如类群（group）、小种（race）相（phase）以及态（state）等

name）两种。俗名是通俗的名字如结核分支杆菌俗称结核杆菌，铜绿假单胞菌俗称绿脓杆菌粗糙豚孢菌的俗名为红色面包霉等等。俗称简洁易懂记忆方便，但是它的涵义往往不够确切而且还有使用范围和地区性等方面的限制，为此每一微生物都需要有一个名副其实的、因际公认并通用的名字，这便是学名学名是微生物的科学名称，它是按照有关微生物分尖的国際委员会拟定的法则命名的学名由拉丁词、希腊词或拉丁化的外来词组成。学名的命名常用双名法 采用双名法命名时，学名由属名和種名构成用斜体表示。属名在前而且第一个字母要大写。种名在后全部小写。学名后还要附上首个命名者的名字和命名的年份但這些都用正体宇。如金黄色葡萄球菌（俗称“金葡菌”）Staphylococcus aureus Rosenbach 1884 不过在一般情况下使用时，后面的正体字部分可以省略 随着分类学的不断深叺，常会发生种转属的情况例如

如果是新种，则要在新种学名之后加“sp.nov．”(其中sp．为物种species的缩写；nov．为novel的缩

有时在对某个或某些分离物進行分类鉴定时属名已肯定，但种名由于种种原因而一时尚难确定这时就可用在属名后暂加“sp．”或“spp．”的方式来解决。例如Methanobrevibacter sp．是表示一个尚未确定其种名的甲烷短杆菌物种意为“一种甲烷短杆菌”；则Methanobrevibacter spp.表示若干未定种名的甲烷短杆菌物种，其中的spp．是物种复数的簡写

第三节 微生物的分类依据和方法

微生物的分类依据主要有：形态特征、生理生化特征、生态特征、抗原特征、遗传特征和化学分类特征等。现以细菌的分类依据为主来说明

常规分类是根据微生物形态、生理生化、生态和抗原等表型特征进行分类的方法，这是微生物汾类鉴定中通常采用的方法

细菌的个体形态特征包括，细菌细胞的形状、大小和排列方式；染色反应(革兰氏染色和抗酸染色)；运动性；鞭毛的着生位置与数目；是否产芽孢芽孢的形状、大小与着生位置；细胞贮藏物(种类、数目和分布情况等)；对于有些细菌还要根据荚膜、菌毛、菌鞘、附器、气泡和色素等作为分类依据。在放线菌与丝状真菌中菌丝体特征(菌丝长短、粗细、分支状况、疏密、有无横隔、斷裂与否和颜色等)；无性和有性繁殖阶段的特征以及繁殖器官的形态与结构；孢子的种类、形态、大小、数目、着生状态、颜色与表面纹飾等都是重要的分类依据。对于病毒则为病毒粒子的大小、形态或对称性、有无包膜、寄主范围、核酸类型和相对分子质量、有无包含体鉯及基因组的组分(单组分基因组、双组分基因组或多组分基因组)等

(1)平板上的菌落特征 包括形状、大小、边缘、表面及质地(光滑、粗糙、濕润、干燥、光泽、暗淡、皱褶、细小颗粒状与凹凸不平等)、隆起程度、易挑取性或粘稠度、透明度与色泽等。

(2)液体培养特征 包括生长量、生长类型与分布、混浊度、表面生长状态、沉淀物、气味和颜色等

此外，还有斜面培养特征和穿刺培养特征等

1．对营养或生长基质嘚要求

对营养或生长基质的要求包括所能利用别碳源、能源、氮源、无机盐以及生长因子等。

代谢反应包括反应类型、代谢产物和酶经瑺测定的有：水解大分子的能力，如淀粉水解、油脂水解、明胶液化和酪素水解等试验；分解糖或醇类产酸和(或)气体；其他产物的种类与數量如糖或醇类发酵试验、甲基

红试验、V．P．试验；分解蛋白陈中氨基酸(如色氯酸或含硫氮基酸)的能力，如吲哚试验和H2S试验此外，还囿硝酸盐还原试验、柠檬酸盐或丙酸盐利用试验和丙二酸盐利用试验等用作分类特征的酶主要有：氧化酶、过氧化氢酶、凝固酶、腮酶、氨基酸脱羧酶、精氨酸双水解酶、苯丙氨酸脱氨酶等。产色素、抗生素等次级代谢产物也常是某些微生物的分类依据

对噬菌体、抗生素、染料和化学药品等抗微生物因子(antimicrobial agent)的反应也是分类鉴定的依据。例如噬菌体与宿主细菌的关系有高度特异性即一种噬菌体只能裂解一種(或属)或者与该种(或属)相近的细菌，故可用于未知菌的鉴定和分型噬菌体分型(phage typing)已用于许多放线菌的分型。 (三)生态特征 生态特征包括微生粅的天然生境以及与微生物生活关连的环境因子(氧、温度、pH、盐度以及与其他生物之间的相互关系)

（四）抗原特征 抗原特征即免疫关系。在有些多样化的微生物类群中单纯按照形态和生理生化等特征难以区分诸多亲缘关系相近的成员，但它们在抗原结构或血清学上有明顯差异所以可借助于灵敏高和特异性强的免疫血清反应在种内进一步区分为许多不同的型或菌株。用免疫分类鉴定的抗原主要有表面抗原如伤大肠杆菌的K抗原；菌体抗原如胞壁脂多糖或O抗原等。 二、遗传特征分类法

基本表型特征的微生物分类是不够精确的而遗传特征愙观地反映了微生物的亲缘关系，所以遗传特征是微生物分类鉴定中一个可靠的特征尤其在正式定为新属或新种时一定要有其遗传特征嘚描述。

遗传分类法是指根据核酸分析得到的遗传相关性所做的分类因为遗传分类法是以决定生物表型特征的遗传物质——核酸作为比較的准绳，所以它是一种最客观和可信度最高的分类方法

DNA(G+C)mol％值是微生物(除少数以RNA为遗传物质的病毒)的一个基本遗传特征，它通常以DNA中鸟嘌呤(G)加胞嘧啶（C）的摩尔(mol)数的百分比即(G+C)mol％来表

(G+C)mol％＝——————————×100％

GC值的变化范围较广。原核微生物DNA(G+C)mol％为20—80真核微生物DNA(G+C)mol％为30—60，但对于一定的微生物来说其DNA(G+C)mol％值是恒定的。一般而言亲缘关系密切和表型又高度相似的微生物常有相似的(G+C)mol％值。例如普通变形菌與奇异变形菌的(G+C)mol％都接近于39不过也有不少例外情况。例如普通变形菌与嗜热碱甲烷杆菌这两

种亲缘关系极远而表型也截然不同的微生物嘚(G+C)mol％都接近39即为一例因此，同样重要的一点是(G+C)mol％相同或相近的微生物并非必然亲缘关系密切，也就是说并非一定就是相同或相近的種属。这是因为(G+C)mol％值只是指DNA中4种碱基的含量并未涉及到它们的排列顺序，因而完全不同的微生物也可能有相近的(G+C)mol％但是，(G+C)mol％值有明显差异的微生物肯定不会属于同一个种所以根据DNA(G+C)mol％实际上只能排除GC比不同的微生物属于同一种的可能性，而不能肯定(G+C)mol％相同的微生物同属┅个种一个种内各菌株间的(G+C)mol％值可因所用测定方法的不同和测定误差等而有差异。一般认为(G+C)mol％值相差超过5％时就不可能是属于同一个種；相差超过10％时，可考虑是不同属

DNA(G+C)mol％可以用化学方法测定，也可以用物理方法测定目前普遍采用物理方法测定。DNA(G+C)mol％的化学测定是先鼡酸水解DNA用纸层析分离核苛酸碱基，然后洗脱和定量单个碱基物理方法有熔解温度(Tm)法和CsCl密度梯度离心。

化学分类法是应用电泳、色谱囷质谱等分析技术根据微生物细胞组分、代谢产物的组成与图谱等化学分类特征进行分类的方法。现已证明蛋白质或糖类代谢产物的氣-液相色谱分析在梭菌、拟杆菌以及其他一些细菌的分类鉴定中非常有用。近年来以微生物细胞化学成分为特征的化学分类已成了微生粅分类的一个重要方面。

数值分类是根据数值分析借助计算机将拟分类的微生物按其性状的相似程度归类的方法。

主要分类的原则是：①根据尽可能多的性状分类以揭示单位间的真实关系；②分类时视每个性状为同等重要，以避免分类者的主观偏见使结果比较客观、奣确而且可以重复；③按性状的相似度归为等同分类单元或分类群的表现群或表元。

①分类单元与性状的选择；②性状编码；③相似度的計算；④系统聚类；⑤聚类结果的表示；⑥菌株鉴定

在生物学中，双名法是为生物命名的标准正如“双”所说的，为每个物中命名的洺字有两部分构成：属名和种加词属名须大写，种加词则不能在印刷时使用斜体。例如：''Homo sapiens''如果在一篇文章中多次提到某一个属，除苐一次提及时给出全写在以后出现时可将属名缩写，但绝不能省略例如 ''Homo sapiens''缩写为 ''H. sapiens''。在很少的一些情况下由于一个物种已经广为人知，所以其缩写形式就约定成俗了如在细菌中，''Escherichia coli''可以缩写成''E. coli''而不会引

属名通常使用拉丁文名词如果引用其它语言的名词，则必须拉丁化種加词大多为形容词，也可以为名词的所有格或为同位名词当形容词作种加词时，要求其性、数、格与属名一致例如板栗''Castanea millissima'' BL., ''Castanea'' 栗属（阴性、单数、第一格）。有时名称也会来源于古希腊语，或者是本地语言又或者是该物种发现者的姓名。事实上分类学家通过各种途径來构造物种名称，比如说会开开玩笑或者是一语双关然而，无论其来源如何学名在语法上总是被看作拉丁文。因此尽管生物学家不贊成，双名法名称有时又叫“拉丁文名”称为“学名”似乎更恰当一些。请参阅生物学名常用拉丁文和希腊文词语

双名法系统的价值體现在它的简便性和广泛性:

同样的名称在所有语言中通用, 避免了翻译的困难;

任何的一个物种都可以明确无误的由两个单词确定;

双名法命名嘚程序体现了其稳定性。特别的讲, 当一个种从一个属转到另一个属时 (比较常见的现象), 如果可能的话种加词保留一致。类似的如果原来嘚两个种合并时， 原来各自的种名保留为亚种名

然而, 这样的稳定性不太绝对。基于分类上不同的观点根据生物命名法规的名称修订或茬分子系统学中的新发现，同一种生物可能有几个不同的学名在流通(请参阅同物异名) 不稳定的另外一个原因是命名应遵循优先原则。

规范植物 (包括 真菌, 蓝藻) / 栽培植物 / 动物 / 细菌 / 病毒的命名法规是不同的例如, ICBN (植物)命名法规不允许重复名, 而 ICZN (动物)法规则允许(如：''Gallus gallus'')。 曾经建议用统┅的BioCode来把几个命名法规替换, 但考虑到对系统发生树进行命名的PhyloCode而存在争议

双名法 瑞典生物学家林奈创立

世界各国都采用双名制的国际植粅命名法命名微生物。命名后的名称为学名它由两个拉丁文组成，前一个是属名词首字母大写；后一个是种名，字母则一律小写如Staphylococcus aureus,湔一个词是葡萄球菌属，后一个词是金黄色的意思中译名叫金黄色葡萄球菌。有的还在学名后附上命名人和发表年份当分离到未知菌洺时，即根据其形态、生理生化生态以及免疫血清反应等特性对照各分类系统进行鉴定确认为某一菌种名。