微生物的进化系统发育和分类鉴定剖析.ppt

电镜下的大肠杆菌（示鞭毛） 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； 代谢产物和代谢途径等 营养类型； 与氧的关系； 对温度的适应性； 对pH的适应性； 对渗透压的适应性； 与盐的关系； 代谢产物和代谢途径等： 碳源利用实验； 糖发酵实验； 抗生素敏感性实验； 由此产生的生化试验还有：甲基红试验(methyl red test,简称MR试验）、乙酰甲基甲醇试验(VP试验）、靛基质试验（吲哚试验）、硫化氢试验、硝酸盐还原试验、过氧化氢酶试验、氧化酶试验、过氧化氢酶试验等。 形态和生理生化特征是最常用 的细菌分类、鉴定指标 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。 不同微生物的不同重点鉴定指标 霉菌等形体较大的真菌——以形态特征为主 放线菌和酵母菌——形态和生理特征并用 细菌——形态、生理、生化遗传等指标 病毒——电子显微镜、生化、免疫、致病性 三、核酸的碱基组成 特点： 直接比较微生物之间的基因组差异 结果更加可信 （与形态及生理生化特性的比较相比） DNA的碱基组成( G+C mol%) 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。 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。 1）更适合于细菌的分类鉴定。 细菌的GC%变化范围最大为25--75% 2）主要用途 鉴定对表型特征难区分的细菌 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 3）使用原则： 主要用于分类鉴定中的否定 每一种生物都有一定的碱基组成，亲缘关系近的生物，它们应该具有相似的G+C含量，若不同生物之间G+C含量差别大表明它们关系远。 但具有相似G+C含量的生物并不一定表明它们 之间具有近的亲缘关系。 否定 G+C含量差异达到一定的范围的细菌肯定不属于某同一分类单位 种内的不同菌株G+C含量差别应在4～5%以下 属内不同种的差别应低于10～15% 二个在形态及生理生化特性方面极其相似的菌株 其G+C含量的差别大于5% 肯定不是同一个种 其G+C含量的差别大于15% 肯定不是同一个属 其G+C含量相似（差别低于2%） 无分类意义 80年代以前螺菌属(Spirillum)不同种的G+C含量范围宽达38～66%，后来“伯杰氏手册”(1984)结合其他特征已将其分成三个属：螺菌属、海洋螺菌属(Oceanospirillum)和水螺菌属(Aquaspirillum) 它们G+C含量分别为38%、42～51%和49～66% 过去根据形态学特征曾认为微球菌属(Micrococcus)和葡萄球菌属 (Staphylococcus)是关系很近的两个属，因而长期放在一个科内， 由于G+C含量的差异(分别为30～38%和64～75%)表明它们亲缘关 系相当远，现在根据16SrRNA序列资料已进行新的调整。 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 疑难菌株的鉴定 新种命名 建立一个新的分类单位 G+C含量是一个重要的，必不可少的鉴定指标 二、RNA作为进化的指征 16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺” 1）rRNA具有重要且恒定的生理功能； 2）在16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究； 3）16SrRNA分子量大小适中，便于序列分析； 4）16S rRNA的基因（16S rDNA）在细胞中含量大（约占细胞中RNA 90%),也易于提取; 5）16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同源分子是 18SrRNA)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。 三、rRNA和系统发育树 1. rRNA的顺序和进化 培养微生物 提取总的DNA作为模板 rDNA序列测定 分析比较 微生物之间的系统发育关系 PCR反应扩增16SrDNA片段 特征序列或序列印记（signature sequence） 通过对r RNA全序列资料的分析比较（特别是采用计算机）发现的在不同种群水平上的特异特征性寡核苷酸序列，或在某些特定的序列位点上出现的单碱基印记。 特征序列有助于迅速确定某种微生物的 分类归属，或建立新的分