复旦微生物学课件13-微生物分类

第十章微生物的分类和鉴定1第一节通用分类单元•Category（taxon,分类单位）–Domain（域）-Phylum，Division（门）-Class（纲）-Order（目）-Family(科）-Genus(属）-species(种）（4各级分类单元FungiEukaryaAscomycotaHemiascomycetesSaccharomycetalesSaccharomycetaceaeSaccharomycesS.cerevisiaeBaker’syeastSpeciesGenusFamilyOrderClassPhylumKingdomDomainAllorganismsM.okinawensisMethanothermococcusMethanococcaceaeMethanococcalesMethanococciEuryarcheotaNoneassignedforarchaeaArchaeaMethanococcusE.coliE.coliEscherichiaEnterobacteriaceaeEnterobacterialesGammaproteobacteriaProteobacteriaNoneassignedforbacteriaBacteria门域纲目科属种界5种（species）的概念微生物的种（species，简写sp.，又译物种）是一个基本分类单元，它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其他物种有明显差异的菌株的总称。6具有该种的许多典型性状的模式菌株才是具体的“种”。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（或单个病毒粒子）繁殖而成的纯遗传型群体及其一切后代。菌株（strain）菌株(strain)=纯培养物(pureculture)=克隆(clone)典型菌株（typestrain）-----或模式种一个种的具体代表，称为典型菌株。具有该种的许多典型性状。注意：典型菌株一般由两个以上国家的菌种保藏机构保藏，以便备查考、索取和购买。7•sp.vsspp.–Bacillussp.（一种芽孢杆菌）–Bacillusspp.(若干种芽孢杆菌）•Strain(菌株)–EscherichiacoliK12•Typestrain(典型菌株）RhizobiumdaejeanenseL61T8双名法（binominalnomenclature）双名法属名（genericname）种名加词（specificepithet）9学名和俗名比较12命名法（Nomenclature）•ApprovedListofBacterialName(InternationalJournalofSystematicBacteriology1980,30:255-429)–在ApprovedList之前，没有固定的规律来描述新的种e.g.,链霉菌（Streptomyces）属曾同时包含超过3,000种•统一的系统•理事会：Internationalcommitteeonsystematicbacteriology(ICSB)（系统细菌学国际委员会）•规则：细菌命名法的国际法规•官方杂志–InternationalJournalofSystematicBacteriology（IJSB）–InternationalJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology（IJSEM）(From2000)13微生物命名（Nomenclature）流程分类学的提议(新的分类单位，新的组合)IJSEM中发表其它杂志发表NotificationListinIJSEMValidationListinIJSEM作者委托IJSEM14Candidatus（候选的）•没有纯培养•通过有限的信息描述–16SrDNA–Morphology（形态学）(荧光原位杂交后TEM,SEM)–Ecology（生态学-生存环境、生长条件）–其它信息（全基因组分析等）15厌氧氨氧化的2个新种-----16sRNA，原位杂交后电镜观察可见其形状、大小16第二节微生物在生物界的地位一、生物的界级分类学说三域17现在：三域+病毒域二、三域学说及其发展三域学说是70年代末由C.R.Woese对大量微生物和其他生物进行16S和18SrRNA的寡核苷酸检测，并比较其同源性水平后提出的。域：一个比界更高的界级分类单元。细菌域古生菌域真核生物域18BacteriaEukaryaArchaeaProkaryotesEukaryotesMacroorganisms三域学说19三域学说及其生物进化谱系树20Nature,2013,Dec.1221广古生菌泉古生菌真核生物产液菌/产氢菌绿色非硫化细菌异常球菌螺旋体绿色硫细菌类杆菌－黄杆菌浮霉状菌衣原体格兰氏阳性菌蓝细菌栖热孢菌硝化螺旋菌变形菌22细菌域古生菌的主要类群甲烷球菌甲烷栖热菌甲烷杆菌古生球菌嗜盐甲烷菌甲烷八叠球菌热原体甲烷螺菌盐杆菌盐球菌甲烷嗜热菌热网菌热变型菌热球菌硫化叶菌硫还原球菌KorarchaeotaCrenarchaeotaEuryarchaeota广古生菌泉古生菌古古生菌23古古生菌门泉古生菌门广古生菌门嗜盐嗜酸厌氧产甲烷24海洋广古生菌门海洋泉古生菌门奇古菌门25广古菌门泉古菌门Bergey氏原核生物分类系统纲要1.《伯杰氏鉴定细菌学手册》1923年2.《伯杰氏系统细菌学手册》1984年细菌分类鉴定的两本权威手册第三节各大类微生物的分类系统刚要261923年第1版1925年第2版1930年第3版1934年第4版1939年第5版1948年第6版1957年第7版1974年第8版1994年第9版1、《伯杰氏鉴定细菌学手册》第9版的伯杰氏细菌鉴定手册设立35个群，将古生菌部改编为5个群，全书描写约500个属。划分为四大类：第一类具细胞壁的革兰氏阴性细菌第二类具细胞壁的革兰氏阳性细菌第三类无细胞壁的细菌第四类古生菌27Bergey’sManualofDeterminativeBacteriology9thEdition《伯杰氏鉴定细菌学手册》1994年第9版，撰稿人多达300多位，涉及20个国家。鉴定手册包括35个群细菌。28《伯杰氏系统细菌学手册》第1版（1984年）是在《伯杰氏鉴定细菌学手册》第8版（1974年）的基础上，根据10多年来细菌分类所取得的进展编写的。《系统手册》的新内容：G+Cmol%、核酸杂交、16SrRNA寡核苷酸序列等系统发育方面的资料，特别是许多新的分类单元的划分，都是经过核苷酸序列比较后提出的。2、《伯杰氏系统细菌学手册》1984－1989年第1版2001－2012年第2版29第一卷：一般医学和工业方面重要的革兰氏阴性细菌。第二卷：放线菌以外的革兰氏阳性细菌。第三卷：古细菌、蓝细菌及其他革兰氏阴性细菌。第四卷：放线菌。《伯杰氏系统细菌学手册》(第1版)30Bergey'sManualofSystematicBacteriology(2ndEdition)Springer,NewYorkVolume1(2001)TheArchaeaandthedeeplybranchingandphototrophicBacteria（古生菌及其分支和光和细菌）Volume2(2005)TheProteobacteria（变形菌门）Volume3(2009)TheFirmicutes（厚壁菌门）Volime4(2011)TheBacteroidetes,Spirochaetes,Tenericutes(Mollicutes),Acidobacteria,Fibrobacteres,Fusobacteria,Dictyoglomi,Gemmatimonadetes,Lentisphaerae,Verrucomicrobia,Chlamydiae,andPlanctomycetes（拟杆菌门等微生物量少的菌）Volume5(2012)TheActinobacteria（放线细菌门）31真菌界子囊菌门担子菌门接合菌门壶菌门无性型真菌类子囊菌纲酵母菌纲裂殖酵母纲外囊菌纲新乳霉纲肺囊霉纲担子菌纲锈菌纲黑粉菌纲接合菌纲毛菌纲目前得到学术界较广泛采用的是Ainsworth的分类系统。Ainsworth等人的菌物分类系统纲要第九版（2001）321、基于生理学特征的经典鉴定方法：•基于少数的形态学和生理学的性质•基于主观的选择性（指标）的试验•缺少均一性(标准化)第四节微生物分类鉴定方法332、数值分类鉴定•基于借助于计算机分析大量的表型的性质–(e.g.300strainsx200tests)•更多的分析项目•同样缺乏均一性（选择的项目仍有主观性）•费力的•API细菌数值鉴定系统(APIsystem)•Biolog细菌数值鉴定系统343、现代分类鉴定方法•CommitteeonReconciliationofApproachestoBacterialSystematicsofInternationalCommitteeonSystematicBacteriology(ICSB，细菌系统学国际委员会)-Wayneetal.(1987)IJSB37:463-464–细菌的物种应该反应基因组的关系–基于直接或间接的测量基因组核苷酸序列的比较–基因组测序(直接的)–理想的，但以前是不切实际–DNA-DNA杂交(间接的)种的定义–在最优化的杂交温度下，全基因组杂交，70％结合（同源性）–Tm小于5度【Thephylogeneticdefinitionofspeciesgenerallywouldincludestrainswithapproximately70%orgreaterDNA-DNArelatednessandwith5°CorlessTm.Bothvaluesmustbeconsidered.】(属于同一个种的标准：Tm小于5度，且杂交同源性大于等于70%)35DNA-DNA杂交:方法间接地评价两个菌株的基因组的亲缘关系缺点:-无法鉴别属以上的水平（定种可以）-费力（分别提取ＤＮＡ），昂贵-无法产生数据库36SmallsubunitrRNA(rDNA)（小亚基核糖体RNA）基因测序：用目标基因代表整个基因组(rDNA,rpo,gyr)SSUrRNA（SmallsubunitribosomeRNA）优点：•存在于大多数物种(真核生物,古细菌,真细菌)•便于测序–基于保守区域的PCR(ca.1,500nt)–基于保守区域的测序•大型数据库–2,000,000smallsubunitrDNAsequences3716SrRNA在结构和功能上的作用3816SrRNAgene在分子分类学应用16SrRNA…•所有的细菌都具备的古老的分子•功能恒定•普遍分布•系统发生距离上中度保守Morethan2,000,000of16SrRNAgenesequencesarecurrentlyavailableonRDP.39DNA杂交和16SrRNA基因相似度关系16SrDNA序列相似度97％时其DNA-DNA杂交值70%。但16SrDNA序列相似度97％时不好估计DNA-DNA杂交值。10041分类的方案16SrDNA测序不同的分支属水平的鉴定（小于95%)新的属Genomicspecies新的种化学的，表型的数据的支持Yes现有的物种单元物种：16SrDNA相似度A95%A=97%种内DNA-DNA杂交物种：大于97%16SrDNA相似度同源性大于等于70%，同一个种同源性小于70%，不同种（95%)分类学研究的概述mRNAPROTEIN•总的细胞内蛋白和包膜蛋白的电泳图谱Chemotaxonomicmarkers•胞内脂肪酸•极性脂质•醌类•聚胺类•细胞壁组分Expressedfeatures•形态学•生理学•酶学•血清学表型信息总的DNA：•GC含量•RFLP•DNA－DNA杂交DNADNA基因型信息DNA片段:•基于