《微生物分类鉴定》课件

微生物分类鉴定微生物分类鉴定是微生物学研究和应用的基础通过系统的分类方法和精确的鉴定技术，我们能够认识微生物的多样性，了解它们的生态位置和潜在应用价值本课程将带领大家深入探索微生物的分类系统、鉴定方法和应用领域，从传统的形态学观察到现代的分子生物学技术，全面了解微生物分类鉴定的理论与实践这些知识对于环境监测、疾病诊断、食品安全和生物技术发展等多个领域都具有重要意义课程概述微生物分类学的定义课程目标微生物分类学是研究微生物多掌握微生物分类的基本原理和样性并对其进行系统分类的科方法，学习各类微生物的分类学，是微生物学的重要分支系统，培养微生物鉴定的实际它通过各种方法对微生物进行操作能力，为微生物相关研究分类和命名，建立反映微生物和应用奠定基础间自然关系的分类系统重要性微生物分类鉴定是认识和利用微生物的前提，对疾病诊断、食品安全、环境监测、生物技术开发等领域具有重要意义，是微生物学科的基石微生物分类学的历史11674年前微生物的存在尚未被科学认知，人们对发酵和疾病的理解基于经验和猜测21674年列文虎克首次使用简易显微镜观察到微生物，开启了微生物学研究的大门319世纪巴斯德和科赫等科学家建立了微生物学的基础，开始了对微生物进行系统研究和分类420-21世纪分子生物学技术的应用彻底革新了微生物分类学，从形态学分类发展到基于基因组的系统发育分类微生物分类的基本原则自然分类原则系统发育分类原则自然分类旨在反映微生物之间的真实亲缘关系，将具有共同祖先系统发育分类是现代微生物分类的核心原则，它基于达尔文进化的微生物划分为同一类群这种分类方法基于微生物的本质特征，论，将微生物按照其进化历史和亲缘关系进行分组而非表面相似性随着分子生物学技术的发展，系统发育分类主要依赖于核酸序列自然分类强调特征的权重，认为某些关键特征（如16S rRNA基因比较和系统发育树的构建，能够更准确地反映微生物之间的进化序列）比其他特征更能反映微生物的进化关系，因此在分类中占距离和分类位置有更重要的地位微生物分类单位界1最高分类单位门2主要演化支系纲3门下分支目4相关科的集合科5相关属的集合属6相关种的集合种7基本分类单位除了上述主要分类单位外，微生物分类中还使用亚种（subspecies）和生物型（biovar）等次级分类单位亚种是种下的主要分类单位，通常具有一些稳定的特征差异但不足以划分为独立的种生物型则是根据生理生化特性或其他表型特征而设立的种下单位，主要用于实际应用中的分类需求微生物命名法二名法原则命名规则微生物命名采用林奈二名法，由微生物命名必须遵循相应的国际属名和种加词组成属名为名词，命名法规，如《国际细菌命名法首字母大写；种加词一般为形容规》《国际病毒分类命名委员会词，小写完整学名需用斜体或规则》等新命名的微生物必须下划线标注，如Escherichia coli有详细描述和模式菌株保藏，并（大肠杆菌）在相应期刊正式发表优先权原则微生物命名遵循优先权原则，即最早发表的有效命名具有优先权当多个名称指同一微生物时，最早发表的有效名称成为该微生物的正确学名，其他名称成为异名微生物分类的难点微生物多样性可培养性问题地球上微生物种类繁多，估计有数百万至自然环境中99%以上的微生物无法在实数千万种，但目前已知的仅占很小比例验室条件下培养，这些未可培养微生物这种巨大的未知多样性使分类工作面临巨的存在使传统分类方法受到限制大挑战形态和代谢可变性基因水平转移许多微生物具有多形性或在不同条件下表微生物之间经常发生水平基因转移，使得现出不同的形态和代谢特征，这种可变性某些基因的进化历史与物种进化历史不一使基于表型的分类方法面临困难致，增加了分类的复杂性微生物分类方法概述表型分类基于微生物可观察的特征，如形态、生理、生化和血清学特性基因型分类2基于微生物的遗传物质分析，如DNA组成、同源性和序列分析多相分类整合表型和基因型数据进行综合分析的分类方法微生物分类学方法随着科学技术的发展而不断演进早期主要依赖形态学和生理生化特性进行表型分类，具有直观但可靠性有限的特点随着分子生物学的发展，基因型分类方法日益成为主流，特别是DNA序列分析为揭示微生物真实的进化关系提供了强有力的工具现代微生物分类学倡导多相分类法，即综合运用表型和基因型方法，结合数值分类技术，全面评价微生物的分类位置，这种方法能够最大限度地反映微生物的自然关系表型分类方法

（一）形态学特征细胞形态特征菌落特征细胞形态是最基本的分类依据，包括细胞的形状（球形、杆状、微生物在固体培养基上生长形成的菌落具有特征性，包括大小、螺旋形等）、大小、排列方式（单个、成对、链状、簇状等）以形状、颜色、质地、透明度、边缘特征等这些特征受微生物种及特殊结构（鞭毛、菌毛、荚膜等）类和培养条件的影响，是重要的表型分类指标通过光学显微镜、电子显微镜等工具观察微生物的形态特征，结某些微生物还具有特征性的群体生长方式，如放线菌的基内菌丝合革兰氏染色等染色技术，可以获得微生物形态的详细信息，这和气生菌丝、霉菌的菌丝体和孢子结构等，这些特征对真菌和放些信息常作为初步分类的重要依据线菌的分类尤为重要表型分类方法

（二）生理生化特征碳源利用不同微生物能够利用的碳源（如糖类、氨基酸、有机酸等）存在差异，这些差异可用于区分不同微生物常见的碳源利用测试包括糖发酵试验、碳源同化试验等酶活性测定微生物产生的各种酶（如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶等）是重要的生化特征通过特定的酶活性测定可以鉴别不同的微生物种类生长条件要求微生物对温度、pH值、氧气、盐浓度等环境因素的适应范围和最适条件是重要的生理特征，可用于区分不同生态位的微生物抗生素敏感性微生物对不同抗生素的敏感性差异也是分类和鉴定的重要依据，特别是在临床微生物学中有重要应用价值表型分类方法

（三）血清学特征抗原-抗体反应原理微生物表面的抗原结构具有特异性，可以与特定抗体发生专一性反应这种反应的特异性是血清学分类和鉴定的基础不同种类或血清型的微生物，其表面抗原结构存在差异，可通过抗原-抗体反应进行区分血清学检测方法常用的血清学检测方法包括凝集反应、沉淀反应、补体结合试验、免疫荧光技术和酶联免疫吸附试验（ELISA）等这些方法各有特点，可针对不同类型的微生物进行特异性检测血清分型应用血清分型在细菌如沙门菌、志贺菌、肺炎链球菌等的分类中具有重要应用血清型与微生物的致病性和流行病学特征常有密切关系，在临床诊断和疫情调查中发挥重要作用表型分类方法

（四）化学分类1细胞壁成分分析细胞壁成分是细菌分类的重要依据例如，革兰阳性菌和革兰阴性菌的细胞壁结构存在根本差异；而放线菌细胞壁中的二氨基庇酸酸（DAP）类型是其分类的关键标志通过分析细胞壁的化学成分，可以确定微生物的分类位置2脂肪酸组成分析细胞脂肪酸组成是微生物的稳定特征，可通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）进行分析不同类群的微生物具有特征性的脂肪酸谱，这一技术在细菌、真菌和放线菌的分类中均有广泛应用3呼吸醌分析呼吸醌是微生物呼吸链中的重要成分，其种类和含量在不同微生物中存在差异通过高效液相色谱（HPLC）分析微生物的呼吸醌谱，可以辅助细菌和真菌的分类鉴定工作4极性脂质分析极性脂质是微生物细胞膜的主要成分，其组成在不同类群中有显著差异特别是在古菌分类中，极性脂质成分是区分不同门类的关键特征之一基因型分类方法概述杂交基因序列分析全基因组测序DNA-DNA16S rRNADNA-DNA杂交是测定不同微生物基因组16S rRNA基因是原核生物中最为保守的基随着测序技术的发展，全基因组测序已成相似性的经典方法，被视为定义细菌种的因之一，其序列变异反映了微生物的进化为微生物分类的强大工具通过分析全基金标准当两个菌株的DNA杂交相似度关系16S rRNA基因序列分析已成为细菌因组序列，可以计算平均核苷酸同一性≥70%时，通常认为它们属于同一个种分类和鉴定的主要方法，通常认为序列相（ANI）和数字DNA-DNA杂交值尽管该方法准确度高，但操作复杂，已逐似度97%的菌株代表不同种，97%的菌（dDDH），这些指标比单基因序列分析渐被现代分子技术替代株可能属于同一种提供更全面准确的分类信息基因分析16S rRNA原理和方法优势和局限性16S rRNA基因编码16S核糖体RNA，是原核生物中高度保守的基优势操作相对简便，适用于大多数细菌和古菌；存在大量参考因该基因包含保守区域和可变区域，保守区域可用于设计通用数据库；可用于未培养微生物的分析；对反映高级分类单位（属引物，可变区域则反映物种间的差异以上）的进化关系较为可靠16S rRNA基因分析的基本流程包括DNA提取、PCR扩增、测序、局限性对近缘种的分辨能力有限，有些不同种的16S rRNA基因序列比对和系统发育分析通过比较未知菌株与已知菌株的16S序列相似度可超过97%；某些细菌如枯草芽孢杆菌群含多个16SrRNA基因序列相似度，可确定其分类地位rRNA基因拷贝，增加了分析复杂性；不能反映水平基因转移的影响；不适用于真核微生物分类全基因组测序在分类中的应用基因组测序技术从Sanger测序到下一代测序（NGS）技术如Illumina、PacBio和Nanopore，微生物基因组测序已变得快速、准确且成本可接受核心指标计算平均核苷酸同一性（ANI）比较两个基因组的相同区域，通常认为ANI≥95%代表同一种；数字DNA-DNA杂交（dDDH）模拟传统DNA杂交，dDDH≥70%被视为同种分类应用全基因组数据可用于新物种描述、分类修订、进化关系分析和微生物多样性研究，成为现代微生物分类的核心方法多相分类法表型数据收集基因型数据分析形态学、生理生化、化学分析等表型特征的16S rRNA基因序列、全基因组测序等分子数系统测定2据的获取和分析分类决策数据整合与比较基于综合数据做出分类决策，确定微生物的将表型和基因型数据进行综合分析，构建系分类位置统发育树和表型聚类图多相分类法是现代微生物分类学的主流方法，它整合了传统表型分类和现代分子生物学分类的优势通过综合考虑微生物的形态、生理、生化、化学组成、基因型等多方面特征，可以更加全面地认识微生物的自然关系，做出更加准确的分类决策在实际应用中，多相分类的数据权重分配需根据研究对象和目的灵活调整对于细菌和古菌，基因型数据（特别是16S rRNA基因和全基因组数据）通常具有较高权重；而对于真菌，形态特征和ITS序列常结合使用，在分类中占更重要地位微生物鉴定的基本流程样品采集根据研究目的选择适当的采样方法，确保样品的代表性和纯度环境样品、临床样品和食品样品等不同类型的样品有特定的采集和保存方法分离纯化使用适当的培养基和条件，通过平板划线、稀释涂布等方法，将混合样品中的微生物分离为纯培养物某些特殊微生物可能需要选择性培养基和特殊的培养条件初步鉴定观察菌落形态、显微形态，进行革兰氏染色，测定简单的生理生化特性，如催化酶、氧化酶试验等，初步确定微生物的大致类群详细鉴定根据初步鉴定结果，选择合适的鉴定方法进行深入分析，如生理生化试验、血清学分型、分子生物学鉴定等，最终确定微生物的具体种类微生物分离纯化技术平板划线法稀释涂布法最常用的细菌纯化方法，利用将微生物悬液进行系列稀释，接种环在固体培养基表面按特然后将适当稀释度的悬液均匀定方式划线，使微生物逐渐稀涂布在培养基表面该方法适释分散，最终形成单菌落划用于定量分析微生物，同时可线通常分为四区，依次减少细获得分散良好的单菌落，便于菌数量，最后一区可得到分离纯培养的分离良好的单菌落挑菌纯化利用接种针或接种环，在显微镜下或肉眼观察下，精确挑取单个菌落，转接到新鲜培养基上进行培养为确保纯度，通常需要连续进行多次挑菌转接操作微生物培养基类型选择性培养基鉴别培养基富集培养基含有特定抑制剂的培养基，能够抑制某些微含有特定指示剂的培养基，不同微生物在其特别设计用于增强特定微生物生长的培养基生物的生长，而允许目标微生物生长例如，上生长会产生不同的表现，便于区分例如，例如，硒酸盐肉汤用于富集沙门菌；四硫酸麦康凯琼脂可选择性培养革兰阴性肠杆菌，伊红美蓝琼脂上，大肠杆菌产生金属光泽的盐胆盐肉汤用于富集肠杆菌科细菌；而抑制革兰阳性菌的生长；而沙布罗葡萄糖琼菌落，而其他肠杆菌表现不同；血琼脂上可Martin氏培养基则用于富集真菌，抑制细脂则添加抗生素，用于真菌的选择性分离观察不同菌种的溶血特性菌生长微生物形态观察技术显微镜观察技术染色技术微生物形态观察主要依赖不同类型的显微镜光学显微镜是最基革兰氏染色是最基本的细菌染色方法，可将细菌分为革兰阳性菌本的工具，用于观察微生物的基本形态和排列方式；相差显微镜（紫色）和革兰阴性菌（红色），是细菌鉴定的第一步染色原适用于观察活菌的内部结构；荧光显微镜可检测荧光标记的微生理基于细菌细胞壁结构差异，反映了细菌的一个基本分类特征物；而电子显微镜则用于观察微生物的超微结构不同观察技术有特定的样品制备方法，如悬滴法适用于观察活菌芽孢染色用于检测产芽孢细菌中的芽孢结构常用的方法包括孢的运动性；而电镜样品则需要金属染色等特殊处理选择适当的子绿染色法和马拉希特绿染色法，可将芽孢染成绿色，而营养细观察技术对准确判断微生物形态特征至关重要胞染成红色此外，荚膜染色、鞭毛染色、抗酸染色等特殊染色技术用于观察细菌的特定结构，为细菌鉴定提供重要依据生理生化鉴定

（一）碳水化合物利用糖发酵试验糖发酵试验是测定微生物利用特定碳水化合物产生酸和/或气体能力的方法试验培养基中含有特定糖类（如葡萄糖、乳糖、蔗糖等）和pH指示剂，微生物发酵产酸会导致指示剂颜色变化，产气则在发酵管中形成气泡不同微生物对各种糖的发酵模式不同，是重要的鉴别特征例如，大肠杆菌能发酵乳糖产酸和气，而志贺菌不发酵乳糖，这是区分这两种肠道病原菌的关键特征API系统API（Analytical ProfileIndex）系统是一种商业化的微型生化鉴定系统，包含多个微型试管，每个试管含有不同的脱水培养基和生化试剂细菌悬液接种后，各试管显示特定反应，形成数字编码，通过数据库比对确定细菌种类常用的API系统包括API20E（用于肠杆菌科细菌鉴定）、API20STREP（用于链球菌鉴定）、API50CHB（用于芽孢杆菌鉴定）等API系统操作简便，结果可靠，是微生物实验室常用的鉴定工具生理生化鉴定

（二）酶活性测定过氧化氢酶试验氧化酶试验凝固酶试验过氧化氢酶能分解过氧化氧化酶存在于某些细菌的凝固酶能使血浆中的纤维氢为水和氧气试验时将呼吸链中，能催化氧化反蛋白原转化为纤维蛋白而3%过氧化氢溶液滴加到应试验使用含有氧化还凝固试验将细菌与血浆细菌培养物上，产生气泡原指示剂的试纸，氧化酶混合培养，观察是否形成表示阳性大多数需氧和阳性菌使试纸变蓝紫色凝块凝固酶是金黄色葡兼性厌氧菌为阳性，而乳该试验是区分假单胞菌萄球菌的重要致病因子，酸菌等严格厌氧菌通常为（阳性）和肠杆菌（阴性）凝固酶阳性是区分金黄色阴性该试验简便快速，的关键实验，在革兰阴性葡萄球菌和其他葡萄球菌是细菌初步鉴定的常用方菌鉴定中尤为重要的关键特征，在临床微生法物学鉴定中具有重要意义生理生化鉴定

（三）其他生化反应微生物的生化反应多种多样，每种反应都反映特定的代谢能力，是鉴定的重要依据硫化氢产生试验检测微生物分解含硫氨基酸产生H₂S的能力，阳性反应在含铁培养基中形成黑色沉淀；吲哚试验测定色氨酸分解产生吲哚的能力，与考瓦奇试剂反应呈现红色环；甲基红试验和VP试验检测微生物混合酸发酵和丁二醇发酵的能力，是肠杆菌科细菌鉴定的IMViC试验组的重要组成部分血清学鉴定方法凝集试验ELISA试验凝集试验基于抗原与抗体结合形成可酶联免疫吸附试验（ELISA）是一种见凝集物的原理在载玻片或试管中高灵敏度的免疫学检测方法，利用酶混合细菌悬液与特异性抗血清，若出标记的抗体检测特定抗原或抗体在现凝集现象则表明细菌表面存在与抗微生物鉴定中，ELISA常用于检测病血清对应的抗原该方法用于沙门菌、原体特异性抗原或患者血清中的特异志贺菌等肠道病原菌的血清型鉴定，性抗体该方法具有灵敏度高、特异也用于链球菌、脑膜炎奈瑟菌等病原性好、操作简便等优点，广泛应用于菌的分型各类病原微生物的检测免疫荧光技术免疫荧光技术利用荧光素标记的抗体与目标抗原结合，在荧光显微镜下观察特异性荧光反应直接法使用荧光标记的特异性抗体直接与抗原结合；间接法则使用未标记的特异性抗体与抗原结合后，再用荧光标记的抗球蛋白抗体检测该技术用于病毒、细菌、真菌等多种病原体的快速鉴定分子生物学鉴定方法

（一）技术PCR种特异性多重PCR PCR种特异性PCR利用针对目标微生物特有基因或序列区域设计的引多重PCR是在一个反应体系中同时使用多对引物，扩增多个目标物，通过扩增特异序列实现快速、精确的物种鉴定该方法具有序列的技术该方法可同时检测多种微生物或多个特征基因，大特异性高、灵敏度好、操作简便等优点，特别适用于难以培养或大提高了检测效率和通量生长缓慢的微生物在微生物鉴定中，多重PCR常用于检测混合感染，或同时鉴定相常见的靶基因包括16S rRNA基因的可变区、毒力基因、耐药基因关微生物种类及其特定特征（如毒力因子、血清型等）例如，等例如，结核分枝杆菌可通过扩增其特有的IS6110插入序列进常见的肠道病原菌多重PCR可同时检测大肠杆菌、沙门菌、志贺行鉴定；而沙门菌则可通过invA基因特异性PCR进行检测现代菌等多种病原体；而呼吸道病原体多重PCR则可同时检测多种呼微生物实验室普遍采用这一技术进行常规微生物的快速鉴定吸道病毒和细菌分子生物学鉴定方法

（二）测序DNASanger测序Sanger测序是经典的DNA测序方法，基于双脱氧链终止原理在微生物鉴定中，常用于测定16S rRNA、ITS等分子标记基因的序列尽管通量较低，但其准确性高，仍是微生物种水平鉴定的重要手段高通量测序高通量测序技术包括Illumina、Ion Torrent等平台，可同时测序大量DNA片段这些技术极大提高了测序效率和深度，使全基因组测序和宏基因组分析成为可能，为微生物鉴定提供了更全面的遗传信息第三代测序PacBio和Oxford Nanopore等第三代测序技术可产生较长读长，有助于基因组装配和复杂区域测序这些技术在微生物鉴定中的应用日益广泛，特别是在复杂微生物群落和组装困难基因组分析中具有独特优势测序数据分析测序后的生物信息学分析是微生物鉴定的关键步骤包括序列质量控制、比对、注释和系统发育分析等通过与参考数据库比对，确定微生物的分类地位，或发现潜在的新种微生物鉴定数据库

1.5M+

3.4M+

9.0M+EzBioCloud RDPSILVA专业的微生物分类数据库，提供经过质量控制的核糖体数据库项目，收集核糖体序列并提供分析工全面的核糖体RNA基因数据库，整合了原核生物16S rRNA基因和全基因组序列数据，特别适用于具，适用于原核生物16S rRNA和真菌28S rRNA序和真核生物的rRNA序列，提供高质量的比对和分细菌鉴定列分析类数据这些数据库不仅提供参考序列，还提供各种在线分析工具，如序列比对、系统发育分析、分类预测等，为微生物鉴定提供全方位支持研究人员通常需要结合多个数据库进行比对分析，以获得更可靠的鉴定结果此外，定期更新数据库对保证鉴定准确性至关重要，因为微生物分类系统在不断修订完善自动化微生物鉴定系统系统质谱VITEK MALDI-TOFVITEK是一种全自动微生物鉴定和药敏测试系统，由专用试剂卡和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）是近年自动分析仪组成试剂卡包含多种脱水生化培养基，细菌悬液接来迅速发展的微生物快速鉴定技术该技术利用激光使微生物蛋种后，系统自动监测各反应孔的生化反应，并通过内置数据库进白质离子化，通过测定蛋白质谱图并与参考数据库比对，实现微行模式识别，给出鉴定结果和药敏分析生物的快速鉴定VITEK系统具有自动化程度高、鉴定速度快、结果标准化等优点，MALDI-TOF质谱技术具有速度快（几分钟内完成鉴定）、成本低、目前广泛应用于医院微生物实验室新一代VITEK系统还整合了准确率高等优点，已成为现代微生物实验室的核心鉴定设备该MALDI-TOF技术，进一步提高了鉴定准确性和效率技术适用于革兰阳性菌、革兰阴性菌、酵母菌等多种微生物的鉴定，甚至能鉴定一些难以培养的微生物细菌分类系统概述伯杰氏手册细菌分类的演变细菌分类的最新进展《伯杰氏系统细菌学手册》（Bergeys细菌分类系统经历了从形态学分类到分子近年来，得益于高通量测序技术和生物信Manual of Systematic Bacteriology）系统发育分类的重大转变早期主要基于息学的发展，细菌分类系统不断更新完善是细菌分类学最权威的参考书，目前最新形态、染色性和生理特征进行分类；20世主要进展包括1）大量新门类的发现和描版为第二版，共五卷手册基于分子系统纪60年代开始引入数值分类法；而1977年述；2）传统类群的重组和修订；3）基因发育和表型特征，对已知细菌进行全面描Woese等人基于16S rRNA分析提出三域系组平均核苷酸同一性（ANI）成为种界定的述和分类伯杰氏手册的分类体系是当前统，彻底革新了细菌分类学如今，随着新标准；4）对微生物暗物质的探索揭示了公认的细菌分类标准，被世界各国微生物全基因组测序技术的普及，细菌分类正迈大量未知类群这些进展极大丰富了我们学家广泛采用向基因组分类学时代对细菌多样性的认识原核生物分类系统古菌界古菌界包括所有古细菌，具有独特的细细菌界胞构造和生化特征，如含有异戊二烯醇细菌界包含绝大多数原核微生物，种类醚脂质的细胞膜、特殊的细胞壁结构等繁多，分布广泛•主要包括变形菌门、厚壁菌门、放线•主要包括嗜热古菌门、广古菌门、纳1菌门、蓝细菌门等古菌门等•几乎存在于地球所有生态系统中•常见于极端环境如高温、高盐和极端•在自然界物质循环、人类健康和工业pH值条件生产中扮演关键角色•部分种类与甲烷产生有关，在碳循环中具有重要作用原核生物分类系统基于三域学说，将原核生物分为古菌域和细菌域两大演化支系两者在基因组特征、细胞结构和生化代谢方面有显著差异，反映了它们独立的进化历史随着对未培养微生物的研究深入和测序技术的发展，原核生物分类系统仍在不断完善和扩展，每年都有新门类被发现和描述细菌主要门类介绍

（一）变形菌门（）厚壁菌门（）Proteobacteria Firmicutes变形菌门是细菌中最大最多样化的类群，包括大多数革兰阴性菌厚壁菌门主要包括革兰阳性菌，特征是细胞壁厚，含有大量肽聚根据16S rRNA基因序列分析，分为α、β、γ、δ和ε五个纲糖主要分为芽孢杆菌纲、梭菌纲和乳酸杆菌纲三个主要类群α-变形菌纲包括根瘤菌、固氮菌、不动杆菌等；β-变形菌纲包括芽孢杆菌纲包括能形成芽孢的革兰阳性杆菌，如枯草芽孢杆菌、奈瑟菌、硝化细菌等；γ-变形菌纲包括肠杆菌科、假单胞菌等重蜡样芽孢杆菌等；梭菌纲包括许多厌氧菌，如产气荚膜梭菌、难要病原菌；δ-变形菌纲包括许多硫酸盐还原菌；ε-变形菌纲包括辨梭菌等；乳酸杆菌纲包括各种乳酸菌和链球菌、葡萄球菌等幽门螺杆菌等变形菌门在自然界分布广泛，生态功能多样，包括光合作用、固厚壁菌门在土壤、水体和人体微生物组中广泛存在，包括许多有氮、分解等，同时也包含许多重要的人类和动植物病原菌益菌（如乳酸菌）和病原菌（如金黄色葡萄球菌），在食品发酵、农业和医学中具有重要意义细菌主要门类介绍

（二）蓝细菌门（Cyanobacteria）放线菌门（Actinobacteria）蓝细菌门是一类能进行氧气释放型光合作用的原核生物，曾称为蓝藻蓝细菌具有叶绿素a放线菌门是一类重要的革兰阳性细菌，特征是G+C含量高（通常55%）典型放线菌能形和藻胆蛋白等光合色素，能利用水作为电子供体进行光合作用，释放氧气它们在地球大成分枝菌丝体，产生气生菌丝和各种孢子，形态结构复杂放线菌包括链霉菌属、诺卡氏气氧化中起到了关键作用，是地球上最古老的光合生物之一菌属、放线菌属、棒状杆菌属和分枝杆菌属等重要类群蓝细菌形态多样，从单细胞到丝状体、分枝体不等许多种类能形成异形胞进行固氮，在放线菌是抗生素和其他生物活性物质的重要来源，已发现的抗生素中约2/3来自放线菌，特氮循环中具有重要作用某些蓝细菌能产生有毒的次级代谢产物，如微囊藻毒素，导致水别是链霉菌属此外，放线菌在土壤有机质分解和腐殖质形成中起重要作用，同时也包括华现象，威胁水体生态安全和人类健康结核分枝杆菌、麻风分枝杆菌等重要病原菌古菌分类嗜热古菌门（Euryarchaeota）广古菌门（Crenarchaeota）包括许多极端嗜热和产甲烷的古菌，如嗜热菌属多为极端嗜热古菌，在高温环境如热泉和海底热和甲烷杆菌属液喷口中生存新近发现的古菌门纳古菌门（Thaumarchaeota）如产甲烷北极古菌门（Bathyarchaeota）、包括普遍存在于海洋和土壤中的氨氧化古菌，在Asgard古菌超门等，不断扩展古菌分类系统氮循环中发挥重要作用古菌分类系统正经历快速发展，随着宏基因组和单细胞基因组技术的应用，大量新的古菌类群被发现特别引人注目的是Asgard超门古菌的发现，这些古菌与真核生物亲缘关系最近，拥有许多之前认为只存在于真核生物中的基因，为探讨真核生物起源提供了重要线索古菌虽然常被认为生活在极端环境，但实际上在各种生态系统中广泛存在，包括土壤、海洋、淡水、人体等它们在全球碳循环和氮循环中扮演重要角色，特别是甲烷产生和氨氧化过程中的作用不容忽视真菌分类系统概述真菌界异养真核微生物，细胞壁含几丁质主要门类子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门等分子分类标记3ITS区域、18S rRNA、β-微管蛋白基因等分类系统特点4结合形态学与分子系统发育，不断更新完善真菌分类系统经历了从基于形态特征的传统分类到整合分子数据的现代分类的演变过程传统上，真菌主要根据有性生殖结构分为子囊菌、担子菌、接合菌和壶菌等类群，而不产生有性孢子的真菌则被归为半知菌（Deuteromycetes）随着分子生物学技术的发展，真菌分类系统发生了根本性变革现代真菌分类主要基于多基因系统发育分析，尤其是核糖体DNA的ITS（内部转录间隔区）序列成为真菌鉴定的条形码《真菌系统发育分类国际准则》已成为真菌分类的权威指南，定期更新以反映最新研究成果主要真菌类群介绍

（一）子囊菌门（）担子菌门（）Ascomycota Basidiomycota子囊菌门是真菌中最大的类群，包含约75%的已知真菌种类特担子菌门是一类高等真菌，特征是在有性生殖时形成担子，担子征是在有性生殖过程中形成子囊，子囊内含有子囊孢子子囊菌上产生担孢子多数担子菌能形成大型可见的子实体，即常见的的无性生殖通常通过分生孢子进行蘑菇、木耳等子囊菌包括多种形态，从单细胞的酵母菌到复杂的大型子实体，担子菌门包括多个重要类群伞菌纲（如香菇、平菇、毒蝇伞如羊肚菌和虫草重要类群包括酵母菌（如酿酒酵母）、青霉等）、层菌纲（如灵芝、多孔菌等）、锈菌纲和黑粉菌纲（重要属、曲霉属、镰刀菌属等这些真菌在食品发酵、抗生素生产、植物病原菌）等担子菌在食用菌生产、木材分解、植物共生和作物病害等领域具有重要意义致病等方面具有重要作用主要真菌类群介绍

（二）接合菌门（）Zygomycota接合菌门是一类较为原始的真菌，特征是有性生殖时形成接合孢子，无性生殖通过孢子囊孢子进行接合菌通常有发达的、不分隔的菌丝体典型代表包括根霉属、毛霉属、蜘蛛网霉属等接合菌在自然界中主要作为腐生菌分解有机物质，部分种类可引起食品腐败（如面包霉变）或机会性感染接合菌在工业发酵、酶制剂生产等领域也有一定应用壶菌门（）Chytridiomycota壶菌门是真菌中最为原始的类群，特征是孢子具有后生鞭毛，能在水中游动，故又称鞭毛菌壶菌大多生活在水生或湿生环境中，形态结构相对简单壶菌包括各种壶菌属、刺壶菌属等，主要作为腐生菌或寄生菌生存其中最著名的是蛙壶菌，这种病原真菌导致全球两栖类大规模灭绝，对生物多样性造成严重威胁壶菌在真菌进化研究中具有重要意义，被认为代表了从水生到陆生真菌的过渡病毒分类系统最新进展主要病毒类群随着宏病毒组学研究的发展，大量新病毒被发巴尔的摩分类系统根据核酸类型和复制方式，病毒可分为七类I现，病毒分类系统不断更新2020年，ICTV国际病毒分类委员会（ICTV）制定的官方病毒类双链DNA病毒；II类单链DNA病毒；III引入了15个新的病毒门，扩展了高级分类单位分类系统，采用等级分类法最新版本将病毒类双链RNA病毒；IV类正链单链RNA病毒；此外，越来越多地采用基因组序列相似性作为分为界、门、纲、目、科、属、种等层级分V类负链单链RNA病毒；VI类反转录RNA分类标准，如病毒种的定义标准已从原来的血类标准包括病毒的核酸类型（DNA或RNA）、病毒；VII类反转录DNA病毒每类包含多个清学特性转向基因组特征链数（单链或双链）、复制方式、形态结构、科的病毒，如疱疹病毒科、小RNA病毒科、正宿主范围等特征黏病毒科等病毒主要类群介绍病毒病毒反转录病毒DNA RNA以DNA作为基因组的病以RNA作为基因组的病具有特殊复制方式的毒，包括双链DNA病毒毒，包括双链RNA病毒RNA病毒，能通过反转（如疱疹病毒、腺病毒、（如轮状病毒）、正链录酶将自身RNA转录为痘病毒等）和单链DNA单链RNA病毒（如冠状DNA并整合到宿主基因病毒（如细小病毒）病毒、痢疾病毒）和负组中代表性病毒包括DNA病毒通常在宿主细链单链RNA病毒（如流人类免疫缺陷病毒胞核内复制，部分种类感病毒、狂犬病毒）（HIV）、人T细胞白血能整合到宿主基因组中RNA病毒通常在宿主细病病毒等这类病毒常一些DNA病毒与肿瘤发胞质中复制，由于缺乏导致慢性感染，与某些生相关，如人乳头瘤病校对机制，突变率较高，自身免疫性疾病和肿瘤毒和EB病毒易产生变异株相关微生物分类学的新方法和新技术宏基因组学单细胞基因组学宏基因组学是直接从环境样品中提取所有微生物的总DNA进行测单细胞基因组学是分离单个微生物细胞并测序其全基因组的技术序和分析的技术这一技术突破了传统培养方法的限制，能够揭与宏基因组不同，单细胞基因组学能够将特定基因组与特定细胞示自然环境中微生物的真实多样性精确对应，避免拼装混淆问题宏基因组分析流程通常包括环境样品采集、总DNA提取、文库单细胞基因组技术流程包括单细胞分离（通过流式细胞仪、显构建、高通量测序、生物信息学分析等步骤通过分析16S/18S微操作等方法）、单细胞全基因组扩增（如MDA方法）、高通量rRNA基因或全基因组数据，可以确定样品中微生物的组成和相对测序和生物信息学分析这一技术特别适用于研究难以培养或低丰度，并发现大量未知微生物类群丰度的微生物宏基因组学已广泛应用于土壤、海洋、人体微生物组等研究，极单细胞基因组学在微生物分类中的应用日益增加，已成功用于描大拓展了我们对微生物世界的认识，发现了大量新的分类单位，述多个未培养微生物的基因组特征，为理解它们的生理生态功能如候选门CPR（Candidate PhylaRadiation）等和进化关系提供了重要依据结合荧光原位杂交（FISH）等技术，还能将基因型与表型特征关联起来微生物系统发育分析序列获取与处理获取研究对象的标记基因或全基因组序列，进行质量控制和初步处理，包括测序错误校正、嵌合体检测和去除等，确保数据质量多序列比对使用MUSCLE、MAFFT或Clustal Omega等软件，将目标序列与参考序列进行多序列比对，确保同源位点对齐对于保守性差的区域，可能需要手动调整或使用Gblocks等工具进行过滤进化模型选择使用ModelTest、jModelTest等软件，根据数据特性选择最适合的核苷酸或氨基酸替代模型正确的模型选择对系统发育分析结果的准确性至关重要系统发育树构建使用邻接法、最大似然法、贝叶斯法等算法构建系统发育树常用软件包括MEGA、RAxML、MrBayes、BEAST等系统发育树可视化呈现微生物之间的进化关系微生物分类数据的统计分析微生物分类和鉴定在环境微生物学中的应用环境样品采集环境DNA提取针对土壤、水体、沉积物等不同环境，采用适当的使用专用试剂盒或改良方法提取环境总DNA，确保无菌采样方法2代表性和完整性功能预测多样性分析基于分类组成预测微生物群落的潜在功能，或通过通过高通量测序技术分析16S rRNA基因或功能基因，宏基因组学直接分析功能基因评估微生物多样性环境微生物学研究中，准确的微生物分类鉴定是理解生态系统功能的基础现代环境微生物研究主要通过培养独立的分子方法，如宏基因组学和扩增子测序，来分析环境样品中的微生物多样性这些方法能够检测到传统培养方法无法发现的微生物，大大拓展了我们对环境微生物世界的认识除了揭示微生物多样性，微生物分类鉴定还有助于理解环境微生物的生态功能通过分析特定功能基因（如参与氮循环的nifH、amoA等）的多样性，可以评估微生物群落的生态功能潜力此外，通过比较不同环境中的微生物组成，可以识别环境指示物种，为环境监测和污染评估提供科学依据微生物分类和鉴定在食品微生物学中的应用食品腐败菌的鉴定食源性病原体的快速检测准确鉴定食品腐败菌是控制食品质量的关食源性病原体检测要求速度快、灵敏度高键传统上通过形态观察和生化试验鉴定和特异性强传统培养方法需要3-7天，腐败菌，现代方法则整合了分子技术如而现代分子检测方法如实时荧光PCR、环PCR、DNA测序和MALDI-TOF质谱等介导等温扩增（LAMP）和基于抗体的侧常见的食品腐败菌包括假单胞菌、肠杆菌向流动试纸条可在数小时甚至数分钟内完科细菌、乳酸菌、酵母菌和霉菌等，不同成检测这些快速检测技术已广泛应用于食品中优势腐败菌各不相同通过建立特沙门菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色定食品的微生物腐败模式，可以预测食品葡萄球菌等重要食源性病原体的筛查，大保质期并开发针对性的防腐措施大提高了食品安全监测效率有益微生物的筛选与应用准确分类鉴定对筛选食品发酵和益生菌株至关重要通过多相分类方法，可以精确鉴定乳酸菌、双歧杆菌等益生菌，评估其安全性和功能特性益生菌应用需要种级别的精确鉴定，因为不同种甚至不同菌株的益生特性可能存在显著差异此外，分子分型技术如脉冲场凝胶电泳（PFGE）和多位点序列分型（MLST）可用于追踪特定菌株在食品生产和流通过程中的分布微生物分类和鉴定在医学微生物学中的应用临床样本采集根据感染部位采集适当的样本，如血液、尿液、痰液、脓液等，确保样本代表性和无污染分离培养使用适当的选择性和鉴别培养基分离病原微生物，观察菌落特征作为初步鉴定依据快速鉴定利用MALDI-TOF质谱、自动化生化系统、分子生物学技术等方法快速准确鉴定病原体药敏分析测定病原体对抗微生物药物的敏感性，检测耐药基因，指导临床合理用药微生物分类和鉴定在工业微生物学中的应用工业菌种的筛选和改良发酵过程中的微生物监测工业酶和生物活性物质生产工业微生物生产依赖于高效菌株的筛选和改良准在工业发酵过程中，微生物群落的动态变化直接影工业酶和生物活性物质生产中，准确鉴定并分类生确的分类鉴定是确保菌种安全性和稳定性的前提响产品质量和产量传统上通过平板计数和显微镜产菌株至关重要，它不仅关系到产品性能，也是知传统的形态学和生理生化鉴定结合现代的分子生物观察监测发酵微生物，现代方法则整合了流式细胞识产权保护的基础例如，产淀粉酶的芽孢杆菌、学鉴定方法，能够确保工业菌种的准确性对于新术、实时PCR和高通量测序等技术这些技术能够产纤维素酶的真菌、产抗生素的放线菌等，都需要型工业菌种，全基因组测序和功能基因组学分析有实时监测发酵过程中的微生物组成变化，包括目标精确到种甚至菌株水平的鉴定分子标记如RAPD、助于评估其代谢潜力和安全性，指导菌种改良方向菌株的生长状态和潜在污染菌的出现准确及时的AFLP和MLST等可用于区分近缘菌株，确保菌种资微生物监测为发酵过程控制和产品质量保证提供了源的真实性和纯度这对于维护企业的菌种资源库重要支持和生物技术产品开发具有重要意义微生物资源保藏低温保藏包括-80℃超低温冷冻和液氮保存，最常用于长期保藏各类微生物冻干保藏通过冷冻干燥处理，去除微生物细胞中的水分，适合多种微生物的长期保存其他保藏方法如矿物油覆盖、定期传代培养等，用于特定类型微生物的短期保存微生物资源保藏是维护微生物多样性和支持科学研究的重要工作各国建立了专业的菌种保藏中心，如美国典型培养物保藏中心（ATCC）、日本微生物菌种保藏中心（JCM）、中国微生物菌种保藏管理委员会（CGMCC）等这些机构不仅保存大量微生物资源，还提供鉴定、分类和相关技术服务模式菌株（type strain）是微生物分类中的重要概念，它是描述新种时指定的代表性菌株，具有特殊的科学和法律地位模式菌株必须永久保存在国际认可的菌种保藏中心，并可供科学界获取微生物分类研究中，新菌株应与相关模式菌株进行详细比较，这是确定其分类地位的关键步骤微生物基因组数据库25M+260K+GenBank EMBL美国国家生物技术信息中心（NCBI）维护的最大核欧洲核酸档案库，与GenBank和DDBJ形成国际核酸酸序列数据库之一，包含大量微生物基因组和基因序序列数据库合作组织，共享数据资源列18K+DDBJ日本DNA数据库，是亚洲地区主要的核酸序列数据收集和分发中心，与GenBank和EMBL同步更新除了三大核酸序列数据库外，还有许多专门的微生物基因组数据库，如用于病原体研究的PATRIC（病原体资源整合中心）、用于细菌基因组研究的IMG（整合微生物基因组）、用于真菌研究的FungiDB等这些专业数据库通常提供更为详细的基因组注释和功能分析工具，有助于深入研究特定类群的微生物微生物基因组数据库不断扩充和更新，为微生物分类和鉴定提供了丰富的参考资源研究人员可以将新测序的微生物基因组与数据库中已有序列进行比对，确定其分类位置；也可以基于数据库中的参考基因组，开发针对特定微生物的检测引物或探针这些数据库已成为现代微生物学研究不可或缺的工具生物信息学工具在微生物分类中的应用BLAST MEGAARB基本局部比对搜索工具分子进化遗传学分析软件ARB是一个针对rRNA序列（BLAST）是序列相似性（MEGA）是微生物系统分析的集成软件包，特别搜索的基础工具在微生发育分析的常用工具它适用于微生物系统发育和物分类中，常用于将测序提供了序列比对、进化模分类研究它包含大型的得到的16S rRNA或其他标型选择、系统发育树构建对齐序列数据库、序列编记基因与数据库中的参考和可视化等多种功能研辑工具和系统发育分析功序列进行比对，初步确定究人员可以使用MEGA构能ARB的独特优势在于微生物的分类位置建基于距离法、最大似然能够处理大量序列数据，BLAST分析结果通常包括法或最大简约法的系统发并将系统发育信息与分类序列相似度、E值和覆盖度育树，分析微生物之间的信息整合在一起，便于微等参数，帮助评估比对结进化关系，为分类决策提生物分类研究和数据库建果的可靠性供依据设微生物分类学研究热点单细胞基因组学泛基因组学微生物暗物质单细胞基因组学通过分离单个微生物细胞并测泛基因组学研究特定物种或属的所有菌株共有微生物暗物质指那些在环境中大量存在但尚未序其全基因组，突破了传统培养的限制，能够的核心基因组和变异的附属基因组，反映了微培养或表征的微生物类群随着宏基因组测序直接研究环境中未培养微生物该技术已成功生物种内多样性这一方法挑战了传统的微生技术的发展，大量微生物暗物质被发现，如候用于描述多个新门类的代表微生物，如物种概念，强调微生物种是动态开放的系统选门辐射支（CPR）和Asgard超门古菌这Candidatus Desulforudisaudaxviator（一泛基因组分析表明，许多细菌物种的基因组内些新发现的微生物类群常具有特殊的代谢方式种生活在深部地下水的硫酸盐还原菌）单细容差异很大，如大肠杆菌不同菌株间可能只共和生态功能，有些甚至挑战了我们对生命的传胞基因组学结合荧光原位杂交（FISH）等技术，享约30%的基因这一研究方向对理解微生物统认识揭示微生物暗物质的多样性和功能是能够将基因型与表型特征关联起来，为微生物的适应性进化和重新定义微生物种概念具有重当前微生物分类学的前沿领域，有望大幅拓展分类提供全面信息要意义微生物分类系统微生物分类学面临的挑战水平基因转移的影响微生物间的水平基因转移（HGT）使得不同物种可以直接交换遗传物质，这挑战了传统的垂直遗传和物种概念HGT导致某些基因的进化历史与物种的进化历史不一致，增加了基种概念的争议未可培养微生物的分类于单个基因（如16S rRNA）进行分类的复杂性全基因组微生物学中种的定义一直存在争议传统上，细菌种主要分析表明，某些细菌可能有高达15%的基因来自HGT，这使自然环境中99%以上的微生物无法在实验室条件下培养，基于DNA-DNA杂交（DDH）值≥70%来定义，但这一标准得基于系统发育的分类方法面临困难这严重限制了传统微生物分类方法的应用虽然基于16S缺乏理论基础且操作复杂近年来，平均核苷酸同一性rRNA基因的分析提供了研究未培养微生物的途径，但缺乏（ANI）≥95%逐渐成为种划分的新标准，但对于不同类群表型数据使得这些微生物的正式分类和命名面临困难《国微生物，最合适的ANI阈值可能有所不同此外，微生物的际细菌命名法规》要求新物种必须有纯培养保藏菌株，这使无性繁殖特性和高度基因组可塑性使得生物学种概念难以直大量未培养微生物无法获得有效命名接应用于微生物分类13微生物分类学的未来发展趋势基因组分类学随着测序成本降低和技术普及，基因组分类学将成为微生物分类的主流全基因组序列比较提供了比单基因更全面的进化信息，平均核苷酸同一性（ANI）、数字DNA-DNA杂交（dDDH）和核心基因组系统发育等方法将进一步规范化未来几年，大多数新种描述可能都将包含全基因组数据，甚至可能建立完全基于基因组的形式分类系统功能分类学传统微生物分类主要基于遗传相似性，而功能分类学则强调微生物的生态功能和代谢特性随着转录组学、蛋白质组学和代谢组学等组学技术的发展，微生物的功能特征将在分类中发挥更重要作用这种方法特别适合于环境微生物学研究，有助于理解微生物群落的生态功能和适应性进化生态位分类学生态位分类学关注微生物在特定生态环境中的适应性和生存策略，强调微生物与环境之间的相互作用这一方向整合了微生物学、生态学和进化生物学的理论和方法，有望提供更符合自然规律的分类系统随着宏基因组学和微生物生态学研究的深入，生态位分类学将在微生物多样性研究和环境监测中发挥重要作用微生物分类和鉴定的质量控制标准菌株的使用实验室间比对标准菌株是微生物分类和鉴定质量控制的基础在微生物鉴定中，实验室间比对是评估不同实验室鉴定结果一致性的重要措施通应定期使用标准菌株验证实验方法的可靠性常用的标准菌株包过对相同样品进行平行测试，可以评估不同实验室、不同操作者括由国际认可的菌种保藏中心提供的模式菌株和参考菌株，如或不同方法之间的结果差异，识别潜在的问题ATCC（美国）、NCTC（英国）、JCM（日本）和CGMCC（中实验室间比对通常由权威机构组织，参与实验室按照统一的流程国）等机构保藏的标准菌株对盲样进行鉴定，并将结果提交给组织方进行统计分析通过比标准菌株应在实验室内建立稳定的传代和保藏体系，定期检查其对结果，可以评估实验室的技术能力和方法准确性，发现系统性纯度和特性，确保其遗传稳定性在新方法开发和验证时，应使误差或操作问题，并促进实验室间的标准化和结果可比性用一系列标准菌株进行全面评估，确定方法的适用范围、灵敏度和特异性微生物分类和鉴定的伦理问题生物安全考虑遗传资源获取与惠益分享微生物分类和鉴定工作常涉及潜在病原体或环《生物多样性公约》及其《名古屋议定书》确境样品中的未知微生物，必须严格遵守生物安立了微生物等遗传资源的国家主权和惠益分享全规范根据微生物的危害程度，应在相应生原则微生物分类学家在采集和研究来自不同物安全等级（BSL-1至BSL-4）的实验室内操国家的微生物时，应尊重资源提供国的法律法作特别是对于新发现的微生物，在充分了解规，获得适当的许可和授权同时，通过技术其潜在危害性之前，应采取保守的安全防护措转让、能力建设、联合研究等方式，实现遗传施此外，基因测序和生物信息学分析可能揭资源惠益的公平分享国际微生物学会联盟示微生物的毒力和抗药性基因，这些信息的管（IUMS）也发布了相关伦理指南，指导微生理和发布也需遵循相关伦理原则物资源的合法获取和可持续利用数据发布与共享伦理微生物基因组和分类数据的发布与共享对科学进步至关重要，但同时也涉及多方利益研究人员应遵循科学诚信原则，确保发布数据的准确性和可靠性对于具有潜在安全风险的数据（如高致病性微生物的全基因组序列），可能需要特殊的发布程序和限制措施此外，在发表新分类单元时，研究人员有责任将模式菌株保藏在国际认可的菌种保藏中心，确保其他科学家可以获取研究材料微生物命名的最新规则细菌命名规则的变化病毒命名的特殊性《国际细菌命名法规》（International Codeof Nomenclature病毒命名由国际病毒分类委员会（ICTV）负责，遵循《国际病毒of Bacteria，ICNB）是规范细菌命名的官方文件，现更名为《国分类和命名法规》由于病毒的特殊性质，其命名系统具有以下际原核生物命名法规》（International Codeof Nomenclature特点of Prokaryotes，ICNP）近年来，随着分子生物学和基因组学•病毒分类单位后缀规范化病毒科名以-viridae结尾，属名的发展，ICNP进行了多次修订，主要变化包括以-virus结尾•2020年重大变革首次允许基于序列数据命名病毒，无需分•自2001年起，新物种描述必须提供16S rRNA基因序列离病毒颗粒•2018年修订案首次允许非活性培养物（如冻干标本）作为命名•病毒命名既考虑系统发育关系，也考虑宿主范围、疾病特征等基准因素•正在讨论的修订方案中，考虑放宽对未培养微生物命名的限制•对公共健康重要的病毒（如SARS-CoV-2），ICTV与WHO合作制定符合科学和公共传播需求的命名•推荐使用全基因组数据支持新物种描述微生物分类学习题

（一）多选题示例下列关于微生物分类方法的说法中，正确的有•表型分类主要基于微生物的形态、生理和生化特征•基因型分类通常比表型分类能更好地反映微生物的进化关系•16S rRNA基因序列分析是细菌鉴定的金标准，可解决所有分类问题•多相分类法综合考虑表型和基因型数据，是现代微生物分类的主流方法•DNA-DNA杂交值≥70%是定义细菌种的传统标准正确答案A、B、D、E（解析16S rRNA基因分析虽然重要，但对于近缘种的分辨能力有限，不能解决所有分类问题）判断题示例以下判断题请判断正误•微生物的二名法中，属名和种加词都应当用斜体表示，且属名首字母大写，种加词全部小写（正确）•平均核苷酸同一性（ANI）≥95%通常对应于传统DNA-DNA杂交值≥70%，可作为定义细菌种的分子标准（正确）•在微生物分类系统中，目前界是最高的分类单位，依次向下为门、纲、目、科、属、种（正确）•根据三域系统，原核微生物被分为古菌域和细菌域，它们与真核域并列（正确）•所有微生物的模式菌株都必须能在实验室条件下培养，这是国际命名法规的基本要求（错误，目前病毒可基于序列数据命名，无需培养）微生物分类学习题

（二）简答题示例案例分析题示例简述16S rRNA基因在细菌分类中的应用价值及其局限性某研究人员从温泉样品中分离到一株耐热菌该菌为革兰阳性杆菌，能形成芽孢，最适生长温度60℃16S rRNA基因序列与Geobacillus参考答案stearothermophilus的相似度为

96.5%，与其他嗜热芽孢杆菌的相似度均16S rRNA基因是细菌分类中最常用的分子标记，其应用价值在于1）普遍低于95%全基因组测序显示，该菌株与G.stearothermophilus的ANI值存在于所有细菌中；2）功能保守，进化速率适中；3）包含保守区域和可变为

91.2%请分析该菌株可能的分类地位，并说明还需要哪些额外数据来确认区域，便于引物设计和比较分析；4）数据库资源丰富；5）适用于未培养微参考分析生物的研究根据形态和生理特征，该菌属于芽孢杆菌目嗜热芽孢杆菌属局限性包括1）对近缘种的分辨能力有限，有些不同种的16S rRNA基因序（Geobacillus）16S rRNA基因序列相似度

96.5%和ANI值

91.2%均低于种列相似度可超过97%；2）某些细菌含多个不同的16S rRNA基因拷贝，增加界定标准（分别为97%和95%），表明该菌株可能代表嗜热芽孢杆菌属的一分析复杂性；3）不能反映水平基因转移的影响；4）与表型特征的相关性有个新种限，无法预测生理生化特性因此，现代微生物分类通常需要结合其他分子标记和表型数据进行综合分析确认其分类地位还需要以下额外数据1）与近缘模式菌株的表型比较，包括详细的形态、生理生化特征和脂肪酸组成等；2）与其他Geobacillus属模式菌株的基因组比较；3）DNA G+C含量测定；4）特征性生化标记如从右旋糖酐、淀粉、纤维素等碳水化合物利用模式综合这些数据，才能确定其是否为新种及其准确的分类位置微生物分类和鉴定实验设计实验目的本实验旨在通过多相分类方法对未知微生物样品进行分类和鉴定，包括形态观察、生理生化试验和分子生物学分析，综合判断其分类地位通过本实验，学生将掌握微生物分类鉴定的基本原理和技术流程，培养微生物学实验的基本技能实验原理多相分类法是现代微生物鉴定的标准方法，结合表型特征（如形态、培养特性、生理生化反应等）和基因型特征（如16S rRNA基因序列分析）进行综合判断该方法能够克服单一鉴定方法的局限性，提高鉴定的准确性和可靠性实验步骤

（1）样品培养与纯化通过平板划线法和纯化传代，获得纯培养物；

（2）形态观察革兰氏染色和显微镜观察；

（3）生理生化试验如过氧化氢酶、氧化酶、糖发酵、硫化氢产生等试验；

（4）分子鉴定提取DNA，PCR扩增16S rRNA基因，测序分析；

（5）结果整合综合分析各项数据，确定微生物的分类地位注意事项

（1）严格遵守无菌操作技术，防止污染；

（2）准确记录每步实验数据和观察结果，包括菌落特征、显微形态、生化反应结果等；

（3）分子实验中注意防止DNA交叉污染；

（4）使用标准菌株作为对照，确保实验准确性；

（5）结果分析需参考最新的分类数据库和文献资料，确保鉴定结果的科学性微生物分类学相关资源重要参考书目在线学习资源在微生物分类学研究中，一些经典著作提供互联网提供了丰富的微生物分类学习资源了权威的参考信息《伯杰氏系统细菌学手NCBI旗下的BLAST和Genome平台是进行序册》是细菌分类的最权威参考书，包含细菌列比对和基因组分析的常用工具；的详细描述和分类系统；《国际原核生物命EzBioCloud提供高质量的16S rRNA和全基因名法规》是细菌命名的官方规则集；《微生组数据库；RDP（核糖体数据库项目）专注于物系统学与分类》详细介绍了微生物分类的原核生物核糖体序列分析；LPSN（原核生物理论方法和实践技术；而《真菌分类学导论》命名表）收录了所有有效发表的细菌和古菌则是真菌分类研究的重要参考这些书籍为名称此外，一些开放获取的在线课程和教微生物分类研究提供了坚实的理论基础程也提供了微生物分类的学习内容，如Coursera、edX等平台上的微生物学课程专业学会与期刊国际微生物分类委员会（ICSB）是微生物分类学的权威机构，负责审议细菌分类变更；国际病毒分类委员会（ICTV）则负责病毒的分类与命名主要发表微生物分类研究的期刊包括《InternationalJournal ofSystematic and Evolutionary Microbiology》（IJSEM，新物种描述的官方期刊）、《Systematic andApplied Microbiology》、《Antonie vanLeeuwenhoek》等关注这些组织的动态和阅读相关期刊，有助于掌握微生物分类学的最新发展课程总结理论基础微生物分类学的原则、历史发展和核心概念方法技术从表型到基因型的多样化分类鉴定方法分类系统细菌、古菌、真菌和病毒的分类体系应用领域环境、食品、医学和工业中的微生物分类应用发展趋势基因组时代的微生物分类新方向通过本课程的学习，我们系统地了解了微生物分类与鉴定的基本理论、方法技术和实际应用从微生物分类学的历史发展到最新的基因组分类学方法，从传统的形态观察到现代的分子生物学技术，课程全面介绍了微生物分类鉴定的多个方面微生物分类鉴定是微生物学研究的基础，也是理解微生物多样性和生态功能的关键随着新技术的不断发展，特别是高通量测序和生物信息学的进步，微生物分类学正经历深刻变革，向着更加精确、全面和功能化的方向发展期待同学们在今后的学习和研究中，能够灵活运用所学知识，为微生物学的发展做出贡献参考文献和致谢本课程参考了国内外微生物分类学领域的经典著作和最新研究成果，主要包括《伯杰氏系统细菌学手册》第二版、《国际原核生物命名法规》、《微生物系统学与分类》、《分子微生物生态学方法》等专著，以及《International JournalofSystematic andEvolutionaryMicrobiology》、《SystematicandApplied Microbiology》等期刊上发表的最新研究论文感谢各位同学在本学期的积极参与和思考特别感谢实验室技术人员在实验教学中提供的支持和帮助希望本课程能够激发大家对微生物分类学的兴趣，为今后的学习和研究奠定基础微生物世界丰富多彩，分类鉴定是认识这个世界的钥匙，愿大家在探索微生物奥秘的道路上不断前进！。