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1、第二节 原核生物的分类,1.分类有以下三个目的:(1)为了研究工作，生产应用,便于查找。(2)了解生物进化途径。(3)了解各生物间的亲缘关系。,一、概述：,2.任务：分类、鉴定、命名3.定义：现代分类学基本上有两派,一派强调形态特征,一派强调亲缘关系。形态特征表现型 亲缘关系基因型,微生物的分类单位依次分为:界（Kingodm）门(phylum)(亚门)纲(Class)(亚纲)目(order)(亚目)科(family)(亚科)族(group)(亚族)属(genus)(亚属)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
2、分类单位与命名法规,一、细菌的分类单位与命名法规,二、原核生物的分类单位与命名法规,微生物分类的基本单位是“种”例如枯草芽孢杆菌的分类顺序如下:,界-原核生物界(procaryatae)门-原壁菌门(Firmicutes)纲-芽孢菌纲(Bacilla)目-芽孢菌目(Bacillales)科-芽孢菌科(Bacillaceae)属-芽孢杆菌属(Bacillus)种-枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),种的概念：种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异的菌株的总称。在微生物中，一个种只能用该种内的一个典型菌株作为具体标本，它就是该种的
3、模式种。标准菌株是人们最先发现,并进行过描述具有典型特征的菌株。种与其它分类级的区别在于:1.它是繁殖的基本单位。2.它是分类的基本单位。3.划分种要有标准菌株,新种：sp.nov.或nov.sp.，新被鉴定的种发表时应在其学名后标上sp.nov.的符号，新种发表前应将其模式菌株的培养物存放在一个永久性的保藏机构，并应允许人们从中取得。一个微生物新种的建立必须在IJSB(International Journal of systematic Bactiology)(国际系统细菌学杂志)上发表。然后被添加在细菌名称批准目录中。新种的标准菌株要送交“世界菌种保藏联合会”(WFCC),并存入微生物资
4、源中心(Microbiologycal Resources Center)简称(MIRCEN)。,亚种是种以下的唯一分类单位。也是分类地位的最低等级,微生物学中把实验室获得的稳定变异型菌种称为亚种。变种是亚种的同义词,因会引起混乱,故不主张使用,在新的命名法中没有地位。亚种以下的术语有:生物变异型(biovar)化学变异型(chemovar):产生某种化合物或其产量异常。致病变异型(pathovar):对一个或多个寄主的致病反应。噬菌体变异型(phayovar):对噬菌体的反应。血清变异型(serovar):抗原特性。,其它术语:,克隆:是从单个亲本细胞得来的细胞群体。菌株:是由纯培养的单个分
5、离物的后代组成的,菌株通常是由单菌落衍生而来,而产生原始菌落的菌数是未知的,故大多数菌株不被认为是克隆。菌株编号:从自然界分离到的微生物尽管属于同一个种,但由于它们来源不一样,它们之间总会有些细微差异,这些同种但来源不同的纯培养体就是不同的菌株。通常用编号表示如7216、140等。群:在自然界中有些微生物的种类其特征介于两个种之间,彼此不易严格区分,于是我们就把这两个种和介于它们中间的一些微生物统称为一个“群”。,三、命名法规及双名法：关于原核微生物的命名,国际上有一个“国际细菌命名法规”该法规有以下主要规定:1.细菌名称发表的优先权为1980年1月1日。在1980年1月1日以前,由斯克尔曼教
6、授为主对世界上的细菌名称进行了清理,保留了3500个菌名,废除了26400个菌名,从1980年1月1日起,凡是保留的3500个菌名以外的谁先发表属于谁。2.新种的命名不应与已发表的真菌,藻类、原生动物同名。3.种名要用拉丁文,用双名法表示,新种要有典型菌株,新属要有典型种,并要同时发表菌种的保藏号。4.新种(属)要在“国际系统分类细菌学杂志”(IJSB)上发表。5.菌名的更改要得到仲裁委员会同意,并发表在IJSB上才能有效。,微生物的学名：菌种的科学名称。命名原则：由“属名+种名”构成；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、构造或者科学家的名字；种名：用
7、拉丁文或拉丁化的文字或人名表示,种名用来描述色素,来源或科学家的名字。,学名=属名+种的加词+（首次定名人）+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 例如:Bacillus thuringiensis Berliner 1915;属名 种名 定名人 定名时间,四、传统的微生物分类方法,(一)形态特征:(1)形态:(2)大小:菌体 宽长 或者直径大小(3)排列:(4)G染色反应:G+、G,G不定。(5)细胞内含物:聚-羟基丁酸,异染粒,硫粒等。(6)鞭毛与运动性:(7)荚膜有无。(8)芽胞:(9)发育过程中的形态变化:(
8、10)特殊构造:a.放线菌的分枝及孢子形态;b.鞘细菌有鞘:c.柄细菌有柄:d.粘细菌形成子实体:,(二)培养特征:,培养特征主要指菌落特征:1.菌落大小,一般量直径2.形状:圆、扩展、不规则、变形虫状等。3.边缘:踞齿状 波形 放射状。4.隆起度:5.透明度:半透明,透明,不透明。6.质地:粘稠、疏松、紧密。7.颜色:正面颜色,反面颜色。液体培养特征:1.混浊度2.有无沉淀3.有无浮膜及浮膜厚度4.半固体穿刺培养的生长及运动性,（三)生理特征:,(1)对氧气的需要:嫌气,兼嫌气(2)C素营养:A.属何种营养类型:光能自养,光能异养,化能自养，化能异养 B.对各种有机C化物的利用:糖类(单糖、
9、双糖、寡糖、多糖)有机酸、醇、醛、烃类(CH4)(3)N素营养 A无机N化合物 NO3-盐 NH4+盐 B有机N化合物 尿素、碱基、核甘酸、AA、蛋白质 C、分子N D、NO3还原 E.、aa自养、aa异养(4)代谢产物及分泌物 a.代谢产物:各种有机酸,气体 b.N代谢产物:H2S、NH3,吲哚 c.产生各种酶:蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶、尿酶等。d.产生各种色素:可溶性色素,脂溶性色素。e.抗菌素的产生。f.毒素、,维生素的产生等。,(四)生态特征,(1)、对pH的要求:(2)、对温度的要求(3)、海水、淡水(4)、动、植物体表,体内(5)、腐生、寄生。生态特征只作分类参考不作分类依据。,五
10、、现代微生物分类法,1.DNA中G+C含量:DNA由A:腺嘌呤 T:胸腺嘧啶 G：鸟嘌呤 C:脆嘧啶四种碱基组成,不同的原微生物,其DNA中的G+C的百分含量不一样,现在把它作为原核生物的重要分类依据。同种不同菌株G+C mol%差异应在4-5%以下。同属不同种的G+C mol%差异应小于10-15%，通常小于10%。G+C%的测定方法:测定DNA的解链温度(或Tm测定法),2.DNADNA杂交通过测定两菌株DNA的碱基顺序的相似性(同源性),来判断两菌株的亲缘关系。同源性60%为同一个种同源性70%为同一个亚种同源性20-60%为同属不同种 DNA-rRNA杂交rRNA具有很强的保守性，当D
11、NADNA杂交率很低时，利用DNA-rRNA杂交仍可出现很高的杂交率 核酸探针：核酸探针是用标记DNA检测未知DNA是否与其互补。核酸探针杂交方法有菌落原位杂交、斑点杂交(dot-blotting)和印迹杂交（Southern blotting）等。,3、血清学反应:,(在免疫学中,细菌细胞表面的物质可以分为三种抗原:即:鞭毛抗原(H抗原);表面抗原(如K抗原);胞壁抗原(O抗原)。一些原核微生物种以下的划分可以根据它们某种抗原性的差异,区分为不同的血清型或者菌株。,三、原核微生物的分类方法:,目前常用的分类方法有以下4种:以形态生理特征为主的传统分类法(经典 分类法)以DNA为主的遗传分类法
12、数值分类法化学分类法,(一)经典分类法:,经典分类法又叫传统分类法:已沿用了100多年,主要是运用形态特征和生理特征,在这些特征中又分主要特征和次要特征,一般形态特征为主要特征。最后用双歧法排列出一个个分类群。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:细胞螺旋状 属:红螺菌属(Rhodospirillum)细胞杆状,卵形或球形,不形成丝状体 属:红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)细胞卵形到伸长的卵形,形成丝状体 属:红微菌属(Rhodomicrobium)。各属以下种的划分则是根据细胞大小及生理特性如对氧气的需要,生长的pH 环境及培养物的色素等。,(二)
13、、遗传分类法,六十年代以后,由于分子生物学的发展,原核微生物的分类把以表型特征为主的分类学开始深入到以基因型为主的分类。遗传分类法的特点：主要是从遗传学角度评价微生物间的亲缘关系。以GC含量和不同来源的DNA之间碱基顺序的类似程度及同源性为依据,排列出一个个分类群。,(三)、数值分类法:,传统分类法的毛病是人们对特征重要性的认识带有很大的人为因素。例如:a菌:圆、运动 b菌:圆、不动 c菌:杆、运动 d菌:杆、不动 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:圆 杆 一级 运 动 不 动 运动 不动 运动 不动 二级 圆 杆 圆 杆从生物进化的角度,到底是先演化形态,后演化运动器官
14、，还是先演化运动器官,后演化形态?传统分类无法说清,分类工作者大都根据自己的爱好,有的先选择形态,有的先选择运动器官。数值分类法:所谓数值分类法,就是用数理统计方法来处理细菌的各种特征,求出相似值,以其相似性的大小决定细菌在分类学中的关系,并把它们分为各个类群。,数值分类可归纳为以下几个步骤,(1)选择分类单位 分类单位可以是菌株,也可以是种,在数字分类中分类单位称为运算单位(OTU)。(2)选择分类特性 特征数目不少于50-60个(3)进行特征鉴定 取得各项特征的数据+特征记1-特征记0,(4)计算相似性相似性在原核生物分类中,常用Sm(匹配系数)或Sj(相似系数)表示。二者的计算公式为：S
15、sm=(a+d)/(a+b+c+d)Sj=a/(a+c+b)匹配系数公式常改为Ssm=(a+d)/(a+b+c+d)-nca、表示两个OTU的性状编码皆为“1”的个数；b、表示一个OTU为“1”，另一个OTU为“0”的性状个数；c、表示一个OTU为“0”，另一个OTU为“1”的性状个数；d、表示两个OTU皆为“0”的性状个数。,计算匹配系数：,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.绘出树状图:,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有三个：、前苏联克拉西尼柯夫系统、法国的普雷沃系统、美国的伯杰氏系统,生物的三域学说,细菌的伯杰氏分
16、分类系统,伯杰氏细菌鉴定手册(第九版)将原核微生物分为35群，归纳为四大类(或四个门)：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；第三类，无细胞壁的真细菌；第四类，古细菌。,伯杰氏系统细菌学手册第二版将原核生物分为古细菌和真细菌2个界，下设25门，39纲，89目，207科，包括852属，5000余种，分为五卷本出版。伯杰氏系统细菌学手册第二版的分类如下:,伯杰氏系统细菌学手册第二版对原核微生物的分类（该系统将原核生物分为2域（或界）25门39纲89目207科852属）第一卷古生菌，深刻分支的和光能营养细菌 古生菌域（或界）含2门8纲12目20科69属1.泉古生菌门
17、(Crenarchaeota)2.广古生菌门(Euryarchaeota)细菌域（或界）含23门31纲77目187科783属3.产液菌门4.栖热袍菌门5.热脱硫杆菌门6.异常球菌栖热菌门7.金矿菌门8.绿屈挠菌门9.热微菌门10.硝化螺菌门11.铁还原杆菌门12.蓝细菌门13.绿菌门,第二卷变形杆菌 14.变形杆菌门第三卷 低GC含量的革兰氏阳性细菌 15.厚壁菌门第四卷高GC含量的革兰氏阳性细菌 16.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 17.浮霉状菌门 18.衣原体门 19.螺旋体门 20.丝状杆菌门 21.酸杆菌门 22.拟杆菌门 23.梭杆菌门 24.疣微菌门 25.网球菌门,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 原核生物界 薄壁菌门 真细菌亚界 厚壁菌门 疵壁菌门,
