细菌分类学研究进展Word格式.docx
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附件2细胞组成分析技术
附件3微生物分类中系统发育分析技术
二.分类学组成及各组成间的关系：
鉴定是由未知菌与已知菌相比较，目的是能说出未知菌是A，而不是B或其它的已知菌；
命名是对鉴定菌按命名法给予一定的名称，以示区别于其它；
归类（分类）是给予鉴定物在系统中的地位，同时也探索各分类单位间的关系。
分类学令域
Taxonomy
图1分类学三要素间的关系
1）鉴定（Idenitification）：
根据已有的数据库包括形态、生态、生理、生化、分子生物及基因等资料与未知的鉴定菌相比较。
如相同或相似，则给予已知的菌名；
如不相同，则考虑新的分类单位。
2）命名（Nomenclature）：
给予新分类单位遵循国际命名法规（InternationCodeofNomenclatureofBacteria）命名。
命名时首先将名称拉丁化，同时必需考虑名称的优先法在“InternationJournalofSystematicBacteriology”（2000年改名为“InternationJournalofSystematicandEvolutionaryMicrobiology”）杂志上发表，才能获得名称的有效性。
3）归类（Classification）在经比较后，才能确定鉴定物与其它分类单位关系的合理的地位。
3.系统分类学（Systematics）的提出在分类学的内容中已包含了系统发育，这个名词也早在协会的名称中出现，例国际系统细菌学委员会（InternationalCommitteeonSystematicBacteriology），但实质性的含义直到九十年代Woese工作之后，才有可能真正的赋与。
细菌系统发育是指细菌进化的历史，细菌系统发育学是研究细菌自然的相互关系，并最终分析细菌的起源和进化的一门学科。
图2系统分类学组成的内容
Molecularsequences
系统发育学（Phylogenetics）Multiplealignments
Phylogeneticinference
系统分类学
Systematics
Classification
分类学（Taxonomy）Nomenclature
Identification
以系统发育学为基础的分类体系，例“TheProcaryotae”1ed.&
2ed.
三.分类学发展的动向：
鉴定
1.多相分类多相分类是由Colwell等（1970）提出，以各类信息用于分类，包括表型和基因型性状以及系统发育性状。
它们间的关系可见图3。
各类性状阐明不同分类水平的问题，见图4。
历年来，我们的分类都是采用多项分类，所用特征包括图3中所示，由于基因性状技术复杂，不可能普遍应用。
因此，常常是在各项表型性状经过数值归类后，选出簇群的中心株或代表株再进行基因性状（DNA的GC含量、DNA/DNA或/和DNA/rRNA同源性测定）。
例如，我们80年代进行的嗜热脂肪芽孢杆菌的表型群和基因型群间关系；
90年代芽孢杆菌的分类研究都是用这种模式进行的。
以后在实例中再详述。
图3基因型与表型特性间的关系
总DNA
。
G+Cmol%，DNA/DNA杂交碱基序列
限制图谱（RFLP,PFGE,AP-PCR）LMWRNA图形
基因大小
DNA片段：
PCR建成的DNA指纹图
（RFLP,RAPD,AFLP）
DNA探针
DNA序列
mmR
。
总细胞或细胞酶蛋白电泳图谱
酶图谱（多酶电泳）
细胞脂肪酸形态
分枝酸生理
极性脂肪酶（MLEE,全细胞蛋白电泳）
醌数值分类
细胞壁组成血清
胞外多糖
图4各类性状（信息）阐明分类单元的功能
科属种株
性状（技术）
限制性片段长度多态（RFLP）
表型（数值分类）
DNA扩增（AFLP,AP-PCR,REP-PCR,RAPD）
噬菌体和杀菌素分型
血清学技术
多位酶电泳（MLEE）
全细胞蛋白电泳
DNA-DNA杂交
G+C克分子%
化学分类指标
细胞脂肪酸指形图谱
细胞壁结构
rRNA序列
DNA探针
DNA序列
2.数值鉴定与数值分类：
1）数值鉴定根据鉴定对象采用一定数目试验制成的试验卡（card）接种，适温培养一定时间后，将所得的结果以数字方式表达，并与数据库数据对照，而获得鉴定结果。
使未知菌的鉴定更加简易、微量和快速，对满足临床需要提高了一大步。
目前最常用的细菌编码鉴定系统有很多：
（1）Micro-1D（肠杆菌科细菌微量鉴定系统）包括15种生化反应；
（2）Minitek鉴定系统包括32种生化反应；
（3）Minibact鉴定系统用于肠杆菌细菌的鉴定，包括16种生化反应；
（4）Bio-Test鉴定系统用于肠杆菌细菌及非发酵菌的鉴定，包括24种生化反应；
（5）Biolog鉴定系统有G-和G+二种试验卡，根据鉴定菌选用，每个卡包括95个测定的96孔板，以所得结果与数据库对照，可得菌名，同时还可得到与相关菌的关系。
（6）API鉴定系统（AnalyticProductsInc的简称）是目前国内外应用最广泛的一种，以鉴定菌种广泛和结果正确而著称。
由法国生物—梅里埃（bioMerieux）公司生产。
用新型呈色（荧光）底物快速检验细菌的胞内或胞外酶。
胞内或胞外酶
色原（荧光）糖苷结合物糖苷+色原（荧光）
色原（荧光）氨基酸结合物氨基酸+色原（荧光）
可分四类产品介绍：
第一类快速鉴定系统只需2小时，例Rapiden2系列对沙门氏菌志贺氏菌和耶尔森氏菌仅用3个生化反应就可鉴别；
APINH系列对奈瑟氏菌和嗜血杆菌用12个生化反应就可鉴别。
第二类特定菌属（群）的鉴定系统对肠杆菌的API20E、对非肠道的G-杆菌的API20NE、对厌氧菌的API20A、对酵母菌的API20CAUX、对棒状菌的APICoryne、对葡萄球菌和微球菌的APIStaph、对链球菌及有关菌的APIStrep、对弯曲杆菌的APICampy、对李斯特氏菌的APIListeria等用20个生化反应，一般在24小时，少数延长至2-3天，观察结果。
第三类ATB（AutomaticTestingBacteriology）系统该系统是将API手工方法电脑化，以减少人为读取误差和工作强度，可自动读取鉴定和药敏试验的结果，使用时需将鉴定板与自动化仪器结合起来。
系列名用途时间鉴定种类测定项目
Rapid1D32E肠杆菌4小时7332
Rapid1D32GNG-杆菌24小时98，只用电脑32
Rapid1D32C酵母样真菌1-3天6332
Rapid1D32Staph葡萄球菌和微球菌24小时3232
Rapid1D32A厌氧菌4小时7632
Rapid1D32Strep链球菌和有关菌4小时5632
Fungus真菌药敏测定24小时6种抗生素
UR测定尿液菌群对4小时15
抗菌素敏感性
Staph葡萄球菌18-24小时14
Pse假单胞及有关菌18-24小时14
Strep链球菌属18-24小时14
ANA厌氧菌18-24小时14
GB芽孢杆菌18-24小时14
（7）多邦公司新近推出的以分子生物学技术为基础的鉴定仪。
（8）惠普公司的以化学分类气相色谱技术为基础的鉴定仪。
2）数值分类（Numericaltaxonomy）数值分类必需借助于计算机，所以又称计算机分类学Computertaxonomy）。
（1）Sneath（1958）对数值分类学的基本原则作如下概括：
i）一个分类群中的信息量越大，即分类所依据的性状越多，其分类效果越好。
ii）建立自然分类单元时，每个性状在计算中都是等重要的，这与传统分类完全不同的。
iii）任何两个分类实体间的整体相似性，都是有每一对性状相似性计算而来的。
iv）数值分类学是以表型相似性为基础的。
（2）实践可分成五个步骤：
i）有用性状的选取选取对操作分类单位图5实践的程序
（OperationalTaxonomyUnite）有鉴别意义的性状。
ii）性状编码性状编码是一个重要的步骤，对
两态性状十分简单：
常用的阳性结果为“1”、
阴性结果为“0”。
iii）相似性计算在数值分类过程中，需要对全
部菌株比较任意两者之间的相似程度，这是分
类的基础。
相似性是通过相似系数计算而得，
目前人们已设计了大量的相似系数，常用的有
以下两种：
Sokkal和Michener（1958）简单匹配系数：
a+d
Ssm=a+b+c+d
Jacard（1901）系数：
a
Sj=a+b+c
“a”为两菌株均呈正反应的性状数；
“b”为菌株甲呈正反应而菌株乙呈负反应；
“c”为菌株甲呈负反应而菌株乙呈正反应；
“d”为两菌株均呈负反应的性状数；
IV）聚类聚类方式有：
单链锁聚合、全链锁聚合、平均链锁聚合、中线链锁聚合、形心聚合、平方和增量法聚合和可变法聚合。
常用的前三种，根据不同要求而选用。
V）输出分类结果
（i）树状谱（dendrogram）是表示分类结果最常用的方法之一，它反映了等
级分类中逐次聚合的全过程。
（ii）三角距阵图（Similaritymetrices）是在树状谱的基础上表示分群关系的一种方法。
命名
命名是分类学的重要组成部分。
1.分类单位的等级所有细菌都置于原核生物界（Procaryotae），继之有门、纲、科、属、种，有的还有亚种、生物变种、血清变种、致病变种、噬菌体变种、形态变种及菌株等。
以钩端螺旋体为例，列于表1。
表1分类单元的等级
名称举例结尾
界（Kingdon）原核生物界（Procaryotae）
门（Phylum）或（Division）薄壁菌门（Gracillicutes）
纲（Class）暗细菌纲（Scotobacteria）
目（Order）螺旋体目（Spirochaetales）-ales
科（Family）螺旋体科（Leptospiraceae）-ceae
属（Genus）钩端螺旋体属（Leptospira）
种（Species）问号钩端螺旋体（Leptospirainterrogans）
生物变种（型）biovar（biotype）
血清变种（型）serovar（serotype）
致病变种（型）pathvar（pathtype）
形态变种（型）morphovar（morphotype）
株（strain）
2.分类单元的命名所有分类单元的学名必须作拉丁文处理，采用双名法。
属以上的名称都是名词、阴性、复数；
种名是属名后接一单个的种的词所组成，可以是形容词，必须与属名的性别一致。
后面是命名人的名字和名称发表的日期。
例“StaphlococcusaureusRosenbach1884”意味着Rosenbach在1884年正式命名了金黄色葡萄球菌（Staphlococcusaureus），属名和种名应以斜体字示明拉丁文。
3.命名的模式及指定对各种分类类目，每一个已命名的分类单元，应指定一个命名模式，亦称之模式（Type）是分类单元，永远和该名称联系在一起。
模式不一定是该分类单元中最典型或最具代表的有效发表。
4.名称的发表和优先权发表名称有几种：
合法发表，指与诸规则相符；
有效发表，指科学界一般能得到的印刷材料；
合格发表，指符合名称裁决委员会规定必须在IJSB（InternationalJournalofSystematicBacteriology）和IJSEM（InternationalJournalofSystematicandEvulotionaryMicrobiology）上的有效发表。
优先权每个分类单元只有一个正确的名称，那就是符合法规的最早的那个名称，优先权以1980年1月1日以前发表的细菌名称优先权问题。
已由国际系统细菌委员会下属的裁决委员会负责组织的一个特别委员会进行整理，最终以
“细菌名称确认名录”在1980年IJSB上已公布。
1980年以后的名称以在IJSB上发表的时间次序为准。
归类
1.Bergey系统介绍
细菌分类系统不少，在国际上应用最广泛和最具杈威性的是伯杰（Bergey）氏体系，代表著作〝伯杰氏细菌鉴定手册〞（以下简称〝手册〞）是由美国细菌学家协会所属的〝伯杰氏手册委员会〞主编的，自1923年第一版以来，相继于1925、1930、1934、1939、1948、1957、1974、和1994年[5]陆续出版九个版本;
在1984－1989年期间出版四卷〝伯杰氏细菌系统学手册〝。
历次版本的修改都反映各个时期细菌分类学发展动态。
细菌分类纲要
根据1984年〝伯杰氏细菌系统学手册〞，将包括古细菌在内的整个细菌分成四个门、七个纲：
表2原核生物界（Procaryotae）
门I簿壁菌门（Gracillicutes）指革兰氏阴性、薄壁类型的原核生物
纲1暗细菌纲（Scotobacteria）
纲2无氧光细菌纲（Anoxyphotobacteria）
纲3产氧细菌纲（Oxyphotobacteria）
门II厚壁菌门（Firmicutes）指革兰氏阳性、厚类型的原核生物
纲1厚壁菌纲（Firmibacteria）
纲2分枝菌纲（Thallobacteria）
门III软壁菌门（Tenericutes）指无细胞壁、细胞柔软的原核生物
纲1柔膜菌纲（Mollicutes）
门IV疵壁菌门（Mendosicutes）指细胞壁中缺乏常规肽聚糖成分的原核生物
纲1古细菌纲（Archaebacteria））
分成２９部分（section），随着各部分菌群研究深度不同，而划分成的分类单位不同：
有的〝部分"
之下是〝目"
、〝科"
、〝属"
；
有的直接〝科"
甚至〝属〞，这种情况也出现在1994"
年出版的“伯杰氏细菌鉴定手册（第九版）”。
将细菌（包括细菌）分成35个群（group），有的在群之下有"
亚群（subgroup）"
、"
部分（section）"
；
有的直接是各个属。
完全不同于以前版本中有完整的分类阶元一"
门"
纲"
目"
科"
属"
第I类（革兰氏阴性细胞壁的真细菌）
群
名称
1
螺旋体
2
好氧/微好氧、运动、螺旋状/弧状的革兰氏阴性细菌
3
不运动（或罕见运动）革兰氏阴性弯曲的杆菌
4
革兰氏好氧/微好氧的杆状和球状细菌
5
兼性厌氧革兰氏阴性杆菌
6
革兰氏阴性，厌氧，直、弯和螺旋状杆菌
7
同化硫或还原硫的细菌
8
厌革兰氏阴性球菌
9
立克次氏体和衣原体
10
无氧光合细菌
11
产氧光合细菌
12
好氧化能自养菌及相关菌
13
出芽和/或有附着物的细菌
14
鞘细菌
15
非光合、不产子实体的滑行细菌
16
产子实体滑行细菌：
粘细菌
笫II类（革兰氏阳性细胞壁的真细菌）菌群
群
名称
17
革兰氏阳性球菌
18
产芽孢革兰氏阳性杆菌和球菌
19
规则、不生孢的革兰氏阳性杆菌
20
不规则、不生孢的革兰氏阳性杆菌
21
分枝杆菌
22--29
放线菌一
第III类（无细菌壁的真细菌）菌群
30
枝原体
第IV类（古细菌）菌群
31
产甲烷细菌
32
古生的硫酸盐还原细菌
33
极端嗜盐古细菌
34
无细胞壁古细菌
35
极端嗜热和超嗜热代谢硫的细菌
2.苏联的Kapacunukob（1949），以形态为主，主要用于放线菌早期分类。
3.法国的Prevot（1961），以生理为主，种的范围往往划得很小，厌氧菌分类常常用它。
4.着重于医学细菌的鉴定有“医学细菌鉴定手册”和“临床微生物手册”，自1970、1974、1980、1985、1991和1995年已陆续出版了六个版本。
5.“原核生物（Procaryotes）”第一版于1981年由Starr等主编，它的分类排列类似伯杰氏细菌鉴定手册（第八版），如光合细菌、滑动细菌-----等。
在1991年由Balows等主编第二版时，变化极大，完全遵照原核生物系统发育的顺序描述每个分支上细菌的属或更高的分类单元。
这个原核生物系统发育是以Woese的16SrRNA序列同源性为基础。
16SrRNA不仅建立了原核生物系统发育学，而且还证实了原核生物是由古菌和细菌两大群组成，二者间的亲缘关系不比它们之一与真核生物的关系更密切，表明生命是以三种形式存在，1990年Woese将三种生命形式分别定义为古菌域（Archaea）、细菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）。
第二版内容分为六个部分：
a）引言：
包括微生物学的广泛性、原核生物的多样性、系统发育、分离鉴定、保藏和应用。
b）包括以下章节：
原核生物的生命周期、习性、厌氧生长、互营作用、并在一系列章中介绍人们熟悉的表观特征群。
c）按照系统发育学，介绍古菌和有关的属和目。
d）按照系统发育学，介绍细菌域中的各个分支，是“原核生物”的主要内容。
e）包括那些已建立了固定的共生作用的微生物。
f）包括还未确定系统发育关系的菌群。
四.细菌分类学发展趋势：
方法学发展表现在：
1.宏观—微观由于电镜和化学分析仪表应用，使对细胞内部的结构和组成的比较才有了可能。
例如：
对细胞壁的层次、形状；
芽孢的表面结构；
鞭毛着生部位；
细胞核形态—有无核膜特征，都已用于各阶元的分类单元：
大至原核生物界（域）、细菌各纲的区别和小至新属、种的提出，无不与此有关。
随着气相色谱和液相色谱在细菌鉴定中广泛应用，以细胞各部分的化学组成作为鉴定指标，形成化学分类法，结合分子生物学方法应用，使亲缘关系研究更为透彻。
从形态特征来说，从群体细胞亚细胞；
从生理特征看，从行为
功能团（蛋白质）分子（核酸）。
所以综述鉴定方法从宏观向微观方展。
2.从表面—内在早期的分类体系中，形态特征比重大，从伯杰氏手册（第七版）以前的版本都是如此，形态特征占优势，而第八版由形态、生理、生化性状，开始出现基因组的特征，80年代出版的伯杰氏系统细菌学手册，基因性状普遍而增加，分类系统变化较大，尤其90年代，应用16SrRNA序列分析之后，高级分类单元都有重大的变化。
也说明使分类系统也更趋于自然。
2.命名命名是分类学的重要组成部
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