第一、芽孢杆菌属的分类一、芽孢杆菌属微生物特性芽孢杆菌属,革兰氏阳性菌,需氧或兼性厌氧,产生芽孢,大多数无荚膜,以周生鞭毛运动。
细胞呈直杆状,常以成对或链状排列,具圆端或方端。
由于芽孢杆菌属的微生物能够形成芽孢的特性使得他们能够抵抗各种极端环境如高温、极酸、极盐,而且对各种杀菌剂具有抵抗力,因此,他们在各种自然环境中都能被分离到。
芽孢杆菌属微生物具有共同的特性,都能够形成带有芽孢的生物膜,且代谢产物相似,都能产生环肽、抗生素、酸(多聚谷氨酸、聚天冬氨酸)和聚多糖等。
二、芽孢杆菌的分类方法分类学是研究生物分类的原理、方法和实践的科学,包括分类、命名、描述和鉴定等内容。
目前细菌分类主要是采取多项分类技术。
多项分类的概念是Colwell于1968年提出的,原理是利用微生物多种不同的信息,包括表型、基因型和系统发育的信息,综合起来研究微生物分类和系统进化的过程。
概括的讲,多项分类是传统的表型分类、数值分类和分子分类等方法的综合应用,因而可以更客观地反映生物间的系统进化关系。
目前,多项分类法被认为是研究各级分类最有效的手段,可用于所有水平上分类单位的描述和定义。
2、1经典分类(表型特征)表型是由于基因和环境因素相互作用引起的,在细胞、器官和整体水平上能检测和观察到的特征。
一般,原核生物的表型特征能区分不同菌种但不能区分菌株。
表型特征包括形态学特征、生理生化特征、抗生素的敏感性、噬菌体分型、血清学分析。
表型特征虽然不能说明物种之间的亲缘关系,但它却是人们认识微生物实际重要性和研究生物进化的基础,仍然是分类研究的基础。
芽孢杆菌,菌体杆状,直或近直,0.3~2.2×2.1~7.0um,多数运动,鞭毛典型侧生,形成抗热内生孢子,严格好氧或兼性厌氧。
由于实验条件的限制,传统芽孢杆菌的分类主要是根据形态学特征即好氧或厌氧和有无芽孢形成。
Gibson和Gorden依据芽孢的形状(卵形或球形)以及它们在菌体或芽孢囊中的位置,提出芽孢形态群体概念,将芽孢杆菌分为三个类群。
由于这个种的分离方法是以群体来划分的,它对芽孢杆菌分类鉴定有着非常重要的作用。
群1、孢囊不显著膨大,芽孢椭圆或柱形,中生到端生,革兰氏阳性A、生长在葡萄糖洋菜上的淡染细胞的原生质中有不着色的球状体1、严格好氧;不产生乙酰甲基甲醇................................................巨大芽孢杆菌2、兼性厌氧;产生乙酰甲基甲醇....................................................蜡状芽孢杆菌B、生长在葡萄糖洋菜上的淡染细胞的原生质中没有不着色的球状体1、7%氧化钠中生长;石蕊牛奶不产酸a、在pH5.7生长;产生乙酰甲基甲醇(1)水解淀粉;硝酸盐还原到亚硝酸盐①兼性厌氧;利用丙二酸盐..............................................地衣芽孢杆菌②好氧;不利用丙二酸盐..................................................枯草芽孢杆菌(2)不水解淀粉;硝酸盐不还原到亚硝酸盐........................短小芽孢杆菌b、在pH5.7不生长;不产生乙酰甲基甲醇................................坚强芽孢杆菌2、7%氯化钠中生长;石蕊牛奶产酸...............................................凝结芽孢杆菌群2、椭圆形芽孢使孢囊膨大,芽孢中生到端生,革兰氏阳性、阴性或可变A、从碳水化合物产气1、产生乙酰甲基甲醇;从甘油形成二羟基丙酮............................多粘芽孢杆菌2、不产生乙酰甲基甲醇;不形成二羟基丙酮................................浸麻芽孢杆菌B、不从碳水化合物产气1、水解淀粉a、不形成吲哚(1)65℃不生长............................................................................环状芽孢杆菌(2)65℃生长......................................................................嗜热脂肪酸芽孢杆菌b、形成吲哚..................................................................................蜂房芽孢杆菌2、不水解淀粉a、接触酶阳性;连续转解在营养肉汤中存活(1)兼性厌氧;葡萄糖培养液中培养物的pH小于8.0.........侧孢芽孢杆菌(2)好氧;葡萄糖培养液中培养物的pH为8.0以上...............短芽孢杆菌b、接触酶阴性;连续转解不能在营养肉汤中存活(1)硝酸盐还原到亚硝酸盐;分解酪朊...................................幼虫芽孢杆菌(2)硝酸盐不还原到亚硝酸盐;不分解酪朊①孢囊含有伴孢体;2%氯化钠中生长...........................日本甲虫芽孢杆菌②孢囊不含伴孢体;2%氯化钠中生长............................缓病芽孢杆菌群3、包囊膨大;芽孢通常球形,端生到亚端生;革兰氏阳性、阴性或可变不水解淀粉;生长不需要脲素或碱性pH...........................................球形芽孢杆菌2、2分子分类法《伯杰氏系统细菌学手册》指出:(1)DNA-DNA同源性在60%以上通常认为是同一种;(2)同源性在20-60%之间认为是同一属中的不同菌种;(3)同源性在20%以下的应考虑是不同属的菌种。
随着技术的发展,芽孢杆菌的分类逐渐由传统的表型分类转化为分子分类,如G+C mol%、DNA重组试验、DNA-DNA杂交、PCR技术、16s rDNA序列测序等等。
G+C mol%分析:DNA含有A、G、C、T四种碱基,一般生物个体的DNA分子中(G+C)/(A+T)的比例是非常稳定的。
G+C mol%的测定常用于验证已建立的分类关系是否正确,是细菌分类鉴定的基本方法,并作为描述细菌分类单位的特征之一。
测定方法有熔点法(Tm 值法)、浮力密度法、高效液相色谱法等。
通常认为,种内菌株间G+C mol%相差不超过4%,属内菌株间的差异不超过10%。
对芽孢杆菌的G+C mol%变化大约在33~65%,说明种还可以划分为几个遗传同源性的种类。
DNA-DNA杂交;DNA同源性分析是确定正确的分类单位,建立自然分类系统的最直接方法,而DNA-DNA杂交是分析DNA同源性的一种有效手段。
利用DNA杂交可以在总体水平上研究菌株之间的关系,用于种水平上的分类研究。
1987年国际系统细菌委员会规定:DNA同源性≥60%为细菌种的界限,DNA同源性≥70%是同一亚种,同源性在20~60%之间为同属不同种。
在细菌分类中DNA杂交已被确定为建立新种的必要标准之一。
常用的方法有液相复性速率、固相膜杂交法、羟基磷灰石吸附法、S1核酸酶法等。
由于16S rDNA基因序列的保守性和存在的普遍性,应用16S rRNA作为分子指标已逐渐成为微生物检测和分类鉴定的一种强有力工具。
Masataka Satomi等从宇宙飞船设备上得到一些分离物,经试验分离证明是一种细菌,16S rRNA序列系统发育分析表明是属于芽孢杆菌属,与Bacillus pumilus(短小芽孢杆菌)很相近但又有很多表型不同的地方,DNA-DNA、rep-PCR表明是芽孢杆菌的一个新种,命名为Bacillus safensis。
根据16S rRNA序列系统发育分析、DNA-DNA杂交,Cheok Jeon等将Bacillus haloalkaliphilus 从芽孢杆菌属中分离出一个新属Alkalibacillus, Bacillus haloalkaliphilus命名为Alkalibacillus haloalkaliphilus。
Ibrahim M Banat等对Bacillus pallidus进行16S rRNA测序构建系统发育树,分析得出Bacillus pallidus 与芽孢杆菌属有很大的区别而和Geobacillus很相近,故将它归入Geobacillus属。
所以利用分子技术可以根据菌的基因进行鉴定,提高芽孢杆菌的分类地位划分的更准确。
微生物的分类地位进行初步判断流程如下:目的菌总DNA的提取→16S rRNA的PCR →16S rRNA序列测定→与Genbank中已知序列进行Blast比对→找出相似性最高的序列→将所得序列排序比→用建树软件建树状图→判定目的菌的分类地位或系统发育地位2、3化学分类以微生物化学组成成分为指标进行微生物分类研究的学科称为微生物的化学分类学。
化学分类技术是检验微生物的某些化学成分而不是其生物学特征,微生物中含有一些化学物质,其含量或结构具有种属特征或与其分类地位密切相关,能够标志某一类或某几种微生物的存在,称为生物标志物。
这些具有分类学意义的化学物质的存在状态可以作为鉴定微生物的标志。
很多仪器分析手段如高效液相色谱、气相色谱、气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用等,逐渐在微生物分类和鉴定中显示出强大的功能。
脂肪酸分析细菌细胞内的脂肪酸易于提取和分离,经过甲酯化后挥发性大大改善,稳定性好,很适合于气相色谱分析。
在细菌分类学中,气相色谱是分析细菌脂肪酸成分的主要工具。
脂肪酸是细菌细胞中一种含量较高的、相对较稳定的化学组分,只要存在于细胞膜等生物膜脂双分子层以及游离的糖脂、磷脂、脂蛋白等生物大分子中。
已有的研究结果表明,各种细菌中存在300多种脂肪酸及脂肪酸衍生物。
种类不同的细菌含有的脂肪酸的种类和含量有一定的差别,人们可以根据脂肪酸的不同含量对未知菌株进行鉴定命名。
脂肪酸对于不同生物油不同的成分特征,是细菌分类的重要指标和依据。
目前,脂肪酸成分分析已成为芽孢杆菌分类鉴定的一种新手段,通过脂肪酸成分分析可以将未知菌快速鉴定到种属。
宋亚军等人对若干需氧芽胞杆菌的芽孢脂肪酸成分进行了系统分析,并探讨了其在分类学上的意义,为需氧芽胞杆菌的分类研究提供了新的资料。
醌组分分析细菌细胞膜上的醌有泛醌(辅酶Q)和甲基萘醌(MK)。
甲基萘醌的侧链由不同的异戊烯单位构成,根据侧链长度和双键氢化的程度可分为多种类型。
不同类型由甲基萘醌的有无与含量是属和种鉴定中的一个重要指标。
磷酸类脂分析磷酸类脂是一种极性脂类,是构成细胞膜的重要成分。