微生物分类鉴定方法

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 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 合于细菌的分类鉴定。
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。
聚类分析(cluster analysis) 簇群分析也叫聚类分析 簇群分析也叫聚类分析
在考察各个OTU之间的相似性后，按相 之间的相似性后， 在考察各个 之间的相似性后 似的大小进行分群分类，以揭示各个 似的大小进行分群分类，以揭示各个OTU之 之 间的相关性。 间的相关性。
聚类分析分类结果的表示
第四节 微生物分类鉴定的方法
生物分类的传统指标 分子生物学指标 微型、简便、 微型、简便、快速或自动化鉴定技术 细菌的数值分类
生物分类的传统指标
形态学特征 生理学特征 生态学特征 生态学
从不同层次，用不同学科的技术方法来研究和比较 不同微生物的细胞、细胞组分或代谢产物，从中发现的 反映微物类群特征的资料。
矩阵图 树状图
是以不同阴影的方块代表不同的相似百分数。 是以不同阴影的方块代表不同的相似百分数。 中最高的分枝表示相似值较高的簇群， 中最高的分枝表示相似值较高的簇群，往下则
为相似值较低的簇群，分类结构一目了然。通过对现有已 为相似值较低的簇群，分类结构一目了然。 知种的描述和大量数据的调查，确定相似值 知种的描述和大量数据的调查，确定相似值80%以上的相 以上的相 当于种。 当于种。
Ssm(匹配系数)
Ssm= (a+b)/(a+b+c+d) Sj=a/( a+b+c+d)
a：表示两个OTU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。
进行簇群分析
1）DNA-DNA杂交；
（亲缘关系相对近的微生物之间的亲缘关系比较）
2）DNA-rRNA杂交；
（亲缘关系相对远的微生物之间的亲缘关系比较）
3）核酸探针；
（利用特异性的探针，用于细菌等的快速鉴定）
4）电子杂交
随着微生物基因信息，特别是全基因组完 全测序的不断增加，我们可以通过各种计算机 软件对不同物种的遗传信息进行直接比较，从 而分析不同微生物间的亲缘关系。
二、生理生化特征
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；
对微生物生理生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；
营养类型； 与氧的关系； 营养类型； 与氧的关系；
对温度的适应性； 对温度的适应性；
的适应性； 的适应性 对渗透压的适应性； 对渗透压的适应性；对pH的适应性； 代谢产物等
二、生理生化特征
在以实用为主要目的表型分类中，生理生化特征往往是细菌分类鉴 定的主要特征。肠道菌科细菌属和种的分类鉴定就是如此。
形态和生理生化特征是最常用 的细菌分类、鉴定指标
分子生物学指标
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。
1. DNA的碱基组成(G+Cmol%)
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。 t 直接分析比较DNA的碱基排列顺序 ------由于技术上的困难目前尚难以普遍地进行； t 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
数值分类中有两个重要概念 1. 表观群(phenon): 表观群指建立在表面特征相似的基础上 的类群，一般是数值分类得到的类群。 2. 运转分类单位(operation taxonomic unit) 缩写为OUT, 指分类研究的个体，细菌 分类中一般是指菌株。
数值分类工作的程序 1.选择菌株和待测性状 选择菌株和待测性状 2.性状编码 性状编码 3.相似性计算 相似性计算 4.进行簇群分析 进行簇群分析 5.分类结果的表示 分类结果的表示
多态特征:则按相关规定将其分解为多个两态特征， 多态特征 则按相关规定将其分解为多个两态特征， 则按相关规定将其分解为多个两态特征 或转换为二态特征。 或转换为二态特征。
相似性计算
根据性状测定结果计算出相似的系数， 根据性状测定结果计算出相似的系数， 它是各个OTUs之间相似程度的量值。 之间相似程度的量值。 它是各个 之间相似程度的量值
3、其它
血清学试验 噬菌体分型 生态特性 氨基酸顺序 蛋白质分析 细胞壁等细胞成分
通过原核生物的转化、转导、接合来判断原 核生物的亲缘关系等等。
微型、简便、 微型、简便、快速或自动化鉴定技术
1、 API 细菌数值鉴定系统 2、 Enterotube 系统 3、 Biolog 全自动或手动细菌鉴定系统
一、形态学特征
培养特征、 培养特征、 细胞形态及其染色特性、 细胞形态及其染色特性、 运动性、 运动性、 等等
特殊的细胞结构、 特殊的细胞结构、
微生物分类和鉴定的重要依据之一： 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 ）易于观察和比较， 形态结构的细菌； 形态结构的细菌； b）许多形态学特征依赖于多基因的表达，具有相对 ）许多形态学特征依赖于多基因的表达， 的稳定性； 的稳定性；
G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的否定 但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们 含量的生物并不一定表明它们 但具有相似 之间具有近的亲缘关系。 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；同属不同种的差别应低于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面及其相似的 菌株，如果其G+C含量的差别大于 含量的差别大于5%，则肯定不是 菌株，如果其 含量的差别大于 ， 同一个种，大于15%则肯定不是同一个属。 则肯定不是同一个属。 同一个种，大于 则肯定不是同一个属
1、 API 细菌数值鉴定系统 、 菌种 菌悬液 基本培养基 液体） （液体）
检测、编码、查表、 检测、编码、查表、鉴定
适用于API鉴定细 适用于API鉴定细 API 菌有700 700多种 菌有700多种
2、Enterotube 系统 、
不同培养基分装不同小槽中， 不同培养基分装不同小槽中，同 步接种，培养后检测、查表、鉴定。 步接种，培养后检测、查表、鉴定。
3、Biolog全自动或手动细菌鉴定系统 Biolog全自动或手动细菌鉴定系统
在96孔的细菌培养板上检测微生物对 孔的细菌培养板上检测微生物对 不同发酵性碳源利用情况进行的分类鉴定。 不同发酵性碳源利用情况进行的分类鉴定。 菌悬液或 无菌水
每个孔中含有 不同的底物
自动化、 自动化、快速
可鉴定细菌有1140 可鉴定细菌有1140 多种、酵母菌267 267种 多种、酵母菌267种、目 前已经可用于丝状真菌。 前已经可用于丝状真菌。
选择菌株和待测性状
待测菌株：包括相关已知种的模式菌株。 待测菌株：包括相关已知种的模式菌株。 菌株数目从几十到几百个，注意代表性。 菌株数目从几十到几百个，注意代表性。
拟测定的性状：包括形态、生理生化和生态等指标。 拟测定的性状：包括形态、生理生化和生态等指标。
性状编码
将测得的性状状态记录转变成计算 机能够识别运算的符号。 机能够识别运算的符号。 两态特征: 阳性结果记录为 两态特征 阳性结果记录为"+"，阴性为 ，输入计 ，阴性为"-"， 算机时阳性是"1"，阴性用 表示。 算机时阳性是 ，阴性用"0"，资料缺失用 ，资料缺失用"N"表示。 表示
细菌的数值分类
数值分类法(numerical taxonomy) 又称聚类分类或安德生(Adanson)法。
用数理统计的方法来处理细菌的各种特征， 用数理统计的方法来处理细菌的各种特征，求 出相似值， 出相似值，以其相似值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。 的关系，并把它们分为各个类群。