第十章 微生物的分类和鉴定简介

第十章 微生物的分类和鉴定简介

微生物分类学 (microbial taxonomy) 是一门按微生物的亲缘关系把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群(taxon)的科学。具体任务有三，即分类(classification)、命名(nomenclature)和鉴定(identification)。　

分类指的是根据相似性或亲缘关系，将一个有机体放在一个分类单元中；

命名是按照国际命名法规给有机体一个科学名称；

鉴定则是确定一个新的分离物是否归属于已经命名的分类单元的过程。

第一节 微生物的分类单元和命名

一 分类单元

微生物的主要分类单位，依次为界 (kingdom) 、门( phylum 或 division)、纲 (class) 、目 (order) 、科 (fami1y) 、属 (genus) 、种 (species) 。

具有完全或极多相同特点的有机体构成同种。性质相似、相互有关的各种组成属。相近似的届合并为科。近似的科合并为目。近似的目归纳为纲。综合各纲成为门。由此构成一个完整的分类系统。

此外，每个分类单位都有亚级，即在两个主要分类单位之间，可添加“亚门”、“亚纲”、“亚目、”“亚科”等次要分类单位。在种以下还可以分为亚种、变种、型、菌株等。

1.“种”(species)的概念

关于微生物“种”的概念，目前看法不一。

微生物的种是一个基本的分类单元，是一大群表型高度相似、亲缘关系极其接近、与同属的其它物种有明显差异的所有菌株总称。

在微生物中，一个种只能用该种内的一个典型菌株作为其具体代表，此典型菌株就称为该种的模式菌株(type strain)。

2.亚种 (subspecies) 的概念

当某一种内的不同菌株，存在少数明显而稳定的变异特征或遗传性状而又不足又区分成新种时，可将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元，即亚种。

亚种是细菌分类中具有正式分类地位的最低等级。

3.亚种以下的分类等级

通常表示能用某些特殊的特征加以区别的菌株类群。如型、菌株等。它们的提出和使用均不受“国际命名法规”的限制，同时也不具有正式的分类地位。

① 型(form)　作为若干变异型的后缀。

如以生物变型 (biovar) 表示特殊的生化或生理特征；血清变型 (serovar 结构的不同；致病变型 (pathovar) 表示某些寄主的专一致病性；噬菌变型 (phagovar) 表示对噬菌体的特异性反应；形态变型 (morphovar) 表示特殊的形态特征等。

② 菌株(strain)

或称品系（病毒中则称毒株），指任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）繁殖而成的纯遗传型群体及其后代，即同种微生物不同来源的纯培养物(pure culture)。

从自然界分离纯化所得到的纯培养的后代，经过鉴定属于某个种，但由于来自不同的地区、土壤和其他生活环境，它们总会出现一些细微的差异。这些单个分离物的纯培养的后代称为菌株。菌株常以数目、字母、人名或地名表示。得到分离纯化而未经鉴定的纯培养物的后代则称为分离物(isolates)。 

二 微生物的命名

微生物的命名和其他生物一样，都按国际命名法命名，即采用林奈氏 (Linnaeus) 所创立的“双名法”。

每一种微生物的学名(scientific name)都由前面一个属名(generic name)与一个种（名）加词(specific epithet)两部分组成，书写时排成斜体或正体加下划线。

属名在前，用以描述某微生物主要特征的名词或用作名词的形容词。字首字母要大写，由微生物的构造、形状，或科学家名字而来。其词源可来自拉丁词、希腊词或其他拉丁化的外来词，或以组合方式拼成。种加词在后，用以描述微生物的次要特征。均小写，来自微生物的色素、形状、来源、病名或科学家姓名等，与属名一样，也由拉丁词、希腊词或拉丁化的外来词组成。

为更明确，避免误解，在分类学文献中，学名后还应附上命名者及命名年份，即首次定名人的姓（正体，加括号）、现名定名人的姓（正体）和现名的定名年份。

如金黄色葡萄球菌　Staphylococcus aureus  Rosenbach  1884

大肠埃希氏菌 Escherichia coli  (Migula) Castellani et Chalmers 1919

如发表新种，则在学名后加 sp . nov (nov sp. 或species nova，正体) ，如北京棒杆菌

Corynebacterium pekinense sp. nov AS 1.299

有时只泛指某一属的微生物，而未指定某一个具体的种，或没有种名加词，只有属名时，可在属名后加 sp. 或 spp. , 正体(species 的缩写， sp. 表示单数， spp. 表示复数 )，如 Micrococcus sp. ，表示微球菌属的一个种，Micrococcus spp. 表示微球菌属的一些种。

亚种（或变种）的学名，是在种名后加亚种（或变种）名称，并在其前加 subsp.(或var.)，正体，可省略， 如枯草芽孢杆菌黑色亚种 Bacillus subtilis subsp. niger 。

当前后有两个或更多的学名连排在一起时，若它们的属名相同，则后面的一个或几个属名可缩写成一个、两个或三个字母，在其后加一个点。如Bacillus（芽孢杆菌属）可缩写成“B.”　“Bac.”。

第二节 三域学说和微生物的分类鉴定方法

一 三域学说

20世纪70年代末，美国的Woese等通过对大量微生物和其他生物的16S和18S rRNA的测序比较，提出了一个与以往各种界级分类不同的新系统，称三域学说(Three Domains Theory)。“域”(Domain)是比界(Kingdom)更高的界级分类单元。三个域即细菌域(Bacteria)、古生菌域(Archaea)和真核生物域(Eukarya)。

二 原核微生物伯杰氏分类系统

细菌、放线菌等原核微生物的分类系统很多，目前较有代表性和最有影响的分类系统是美国的《伯杰氏细菌学鉴定手册》 (Bergey ′s Manual of Determinative Bacteriology ，简称“手册” ) 。“手册”自 1923 年第一版以来，相继于 1925 ， 1930 ， 1934 ， 1939 ， 1948 ， 1957， 1974和1994 年出版了第二版至第九版。

1984-1989年，出版了《伯杰氏系统细菌学手册》 (Bergey′s Manual of Systematic Bacteriology ，简称“系统分类学手册” ) 。该手册与《伯杰氏细菌学鉴定手册》有很大不同，各级分类单元中广泛采用细胞化学分析、数值分类方法和核酸技术，尤其是16S rRNA寡核苷酸序列分析技术，以阐明细菌的亲缘关系。

2000年，Bergey′s Manual of Systematic Bacteriology 第二版开始分5卷陆续出版。细菌域分为16门，26组，27纲，62目，163科，814属，共4727个种。古菌域分为2门，5组，8纲，11目，17科，63属，共208个种。总收集进原核微生物4935个种（参课本P350-354表，了解）。

三 微生物分类鉴定的依据

根据微生物分类学中使用的技术和方法，可把它们分成四个不同的水平：

①细胞形态和行为水平；②细胞组分水平；③蛋白质水平；④基因组水平

在微生物分类学发展的早期，主要的分类鉴定指标是以在细胞形态和习性为主，可称为经典的分类鉴定法。

经典分类鉴定方法的指标依据，参p256表。　　

其他三种实验技术主要是60年代以后采用的，称为化学分类法和遗传学分类法，这些方法再加上数值分类鉴定法，可称为现代的分类鉴定方法（参P358-365，了解）。

本章思考题：

1.名词解释：微生物的种、亚种、模式菌株、菌株。

2.微生物经典鉴定指标中的形态、生理和生化反应、生态习性分别主要包括哪些内容？

3.为何通常选用16S或18S rRNA作为生物系统进化和分类鉴定的指标？