细菌分类学研究论文

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[论文关键词]：细菌；分类方法；趋势

[论文摘要]：对细菌分类学研究的目的简单论述。对分类学研究中的多相分类方法包括经典分类，化学分类，分子分类，数值分类进行了详细的介绍，从而为临床和科研中细菌鉴定方法的选择应用提供参考依据。同时对分类学发展的研究趋势进行了简单的总结。

1.细菌分类学研究的目的

原核微生物系统分类是科学地研究微生物多样性及它们之间相互关系的基础学科[1]。细菌是原核微生物的重要成员，当前主要从两个方面进行细菌分类学的研究，一是为了实用的需要，建立各种细菌的信息库，从而更有效地开发利用细菌资源及有效地控制有害细菌。许多种细菌是微生物药物活性物质的重要来源。包括假单胞菌属(Pesudomonas)、微球菌属(Microcoeeus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Eneturbacetrium)和别单胞菌属(Atleromonas)等。早在1966年，Burkholder从含溴假单胞菌分离到抗生素硝吡咯菌素(Pyornlirtin)[2]。二是建立反映细菌进化关系的自然分类系统，以揭示各种细菌的本质特征和相互关系，丰富生物多样性研究的内容。

2.细菌分类学研究方法

多相分类法是目前广泛使用的细菌分类学方法。在方法学上主要包括以下几种。

2.1经典分类

经典分类主要指依据形态特征和生理生化特征等表观分类学指征进行分类学研究，是多相分类研究的基础。

2.2化学分类

化学分类是根据生物细胞中某些特定化学物质的特征对生物个体进行分类的方法，是细菌属划分的主要特征之一。目前常使用的化学指征包括以下几种。

2.2.1磷酸类脂分析

磷酸类脂与蛋白质、糖等共同构成细胞膜，对于物种运输、代谢及维持正常的渗透压都有重要作用。具有分类学意义的磷酸类脂是：PE、PC、PME、PG和GluNus等五种。

2.2.2脂肪酸组分分析

脂肪酸的链长、双键位置和数量及取代基团在细菌中具有分类学意义。脂肪酸定性分析结果限于属和属以上的分类；脂肪酸定量分析结果可为种和亚种分类提供有用的基本资料。

2.2.3全细胞蛋白电泳分析

高度标准化的SDS-PAGE是对大量密切相关菌株进行比较归类的有效方法，研究证明全细胞蛋白组分和DNA-DNA杂交有很好相关性[3]。此法用于种或种以下分类单位的研究。

2.3分子分类

分子分类是在分子水平上对生物个体的DNA、RNA和蛋白质进行研究分类的方法。目前经常使用的分子指征包括以下几种。

2.3.1G+Cmol％测定

G+Cmol％主要用于验证已建立的分类关系是否正确。通常认为：种内菌株间G+Cmol％相差不超过4％，属内菌株间相差不超过10％。

2.3.2DNA同源性分析

分析DNA同源性的有效手段是DNA-DNA杂交，适用于种水平的分类学。1987年，国际系统细菌学委员会规定，DNA同源性≥70％为细菌种的界限。DNA-DNA杂交常用的方法有液相复性速率法和固相膜杂交等。

2.3.3DNA为基础的分型方法

以DNA为基础的分型方法指可将种分为不同型的技术。其中早期的RFLP，缺点是图谱复杂，难于比较。选用专一识别6－8个碱基序列的限制性内切酶，DN段数量就大大减少的LFRFA被认为是目前分辨率最高的DNA分型法之一。但这样切出的DN段太大，只能用脉冲场凝胶电泳分开。RAPDA、ARDRA、AFLP等技术多用于种水平的研究。

rep-PCR所采用的分类信息来自于全基因组。该方法分辨率高、重现性好，在一定程度上与16SrRNA基因序列比较结果相一致，可作为一种快速鉴定的方法[4]。

2.3.4rRNA同源性分析

现在一般认为，rRNA是研究系统进化关系的最好材料。它广泛存在，功能稳定，由高度保守区和可变区组成。最初人们通过rRNA-DNA杂交和寡核苷酸编目法间接研究rRNA的同源性。DNA-rRNA杂交反映的是属与属以上水平的信息[5]。

研究rRNA同源性最直接可靠的方法是rRNA核苷酸序列分析。目前，以16SrRNA序列分析的应用最为广泛。

2.3.5特异引物PCR

16SrRNA特异引物的设计是建立在大量序列分析基础之上的。若能设计出一系列特异引物，如属特异引物，则菌种筛选过程将大为简化。种特异的引物主要用于鉴定，结合属特异引物联合应用则可能发现新种。

3.细菌分类学发展的研究趋势

今后细菌分类学的发展将集中于以下几个方面：

(1)分析方法的标准化

有研究表明，细菌的脂肪酸、磷脂与醌类组成及含量随着培养条件的变化而不同[71]。所以化学分类必须建立标准化的方法，这样定量才有意义，更准确，更具可比性。

(2)多相分类方法的广泛应用及分子分类法的发展

由于各种分子生物学技术方法在分类学中的应用，细菌分类学家的研究重点已不仅是对某个分类单元的分类鉴定，而是通过分子分类的方法把分类与进化紧密的结合起来。在未来几年内16SrDNA/rRNA作为重要的系统发育分子仍将发挥主导作用，但是其它保守分子将更多的用于系统发育研究，如RNA聚合酶P,HSP60基因，延伸因子Tu,23SrDNA/rRNA,rDNA转录间隔区等。

(3)“在线分类”的发展

现代细菌分类研究越来越依赖于Internet，我们不仅需要大量的分子生物学和系统发育分析软件，更离不开网上丰富的信息资源。因此，Oren和Stackebrandt于2002年提出了原核生物“在线分类”(onlinetaxonomy)的概念[6]。

(4)分类学研究与细菌资源研究结合

很多科研单位己注意到将系统分类与细菌资源的开发研究相结合，例如日本的北理研究所、理化研研究所、明治制药等。

参考文献

[1]宋延龄,杨亲二,黄永青.物种多样性研究与保护[M].浙江科学技术出版社,1998.

[2]BurkholderPR,PfisterMR,LeitzHF.ProductionofapyrroleantibioticbyaMarinebaeterium.AppliedMierobial,1966,14:649-653.

[3]Kersters,K.,Pot,B.,Dewettinck,D.,etal.Indentificationandtypingofbacteriabyproteineletrophoresis.In：PriestPG,Ramos-CormenzanaA,andTyndallBed.Bacterialdiversityandsystematics.NewYork：PlenumPress,1994.

[4]张建丽,刘志恒.链霉菌的rep-PCR基因指纹分析.微生物学报,2004,44(4):281-285.

[5]DeSmedt,J.,DeLey,J.Intra-andintergenericsimilaritiesofAgrobacteriumribosomalribonucleicacidcistrons.IntJSystBacteriol,1977,27:222-240.

[6]Oren,A.andStackebrandt,E.Prokaryotetaxonomyonline:challengesahead.Nature,2002,419:15.