細菌分類學研究論文

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[論文關鍵詞]：細菌；分類方法；趨勢

[論文摘要]：對細菌分類學研究的目的簡單論述。對分類學研究中的多相分類方法包括經典分類，化學分類，分子分類，數值分類進行了詳細的介紹，從而為臨床和科研中細菌鑒定方法的選擇應用提供參考依據。同時對分類學發展的研究趨勢進行了簡單的總結。

1.細菌分類學研究的目的

原核微生物系統分類是科學地研究微生物多樣性及它們之間相互關系的基礎學科[1]。細菌是原核微生物的重要成員，當前主要從兩個方面進行細菌分類學的研究，一是為了實用的需要，建立各種細菌的信息庫，從而更有效地開發利用細菌資源及有效地控制有害細菌。許多種細菌是微生物藥物活性物質的重要來源。包括假單胞菌屬(Pesudomonas)、微球菌屬(Microcoeeus)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、腸桿菌屬(Eneturbacetrium)和別單胞菌屬(Atleromonas)等。早在1966年，Burkholder從含溴假單胞菌分離到抗生素硝吡咯菌素(Pyornlirtin)[2]。二是建立反映細菌進化關系的自然分類系統，以揭示各種細菌的本質特征和相互關系，豐富生物多樣性研究的內容。

2.細菌分類學研究方法

多相分類法是目前廣泛使用的細菌分類學方法。在方法學上主要包括以下幾種。

2.1經典分類

經典分類主要指依據形態特征和生理生化特征等表觀分類學指征進行分類學研究，是多相分類研究的基礎。

2.2化學分類

化學分類是根據生物細胞中某些特定化學物質的特征對生物個體進行分類的方法，是細菌屬劃分的主要特征之一。目前常使用的化學指征包括以下幾種。

2.2.1磷酸類脂分析

磷酸類脂與蛋白質、糖等共同構成細胞膜，對于物種運輸、代謝及維持正常的滲透壓都有重要作用。具有分類學意義的磷酸類脂是：PE、PC、PME、PG和GluNus等五種。

2.2.2脂肪酸組分分析

脂肪酸的鏈長、雙鍵位置和數量及取代基團在細菌中具有分類學意義。脂肪酸定性分析結果限于屬和屬以上的分類；脂肪酸定量分析結果可為種和亞種分類提供有用的基本資料。

2.2.3全細胞蛋白電泳分析

高度標準化的SDS-PAGE是對大量密切相關菌株進行比較歸類的有效方法，研究證明全細胞蛋白組分和DNA-DNA雜交有很好相關性[3]。此法用于種或種以下分類單位的研究。

2.3分子分類

分子分類是在分子水平上對生物個體的DNA、RNA和蛋白質進行研究分類的方法。目前經常使用的分子指征包括以下幾種。

2.3.1G+Cmol％測定

G+Cmol％主要用于驗證已建立的分類關系是否正確。通常認為：種內菌株間G+Cmol％相差不超過4％，屬內菌株間相差不超過10％。

2.3.2DNA同源性分析

分析DNA同源性的有效手段是DNA-DNA雜交，適用于種水平的分類學。1987年，國際系統細菌學委員會規定，DNA同源性≥70％為細菌種的界限。DNA-DNA雜交常用的方法有液相復性速率法和固相膜雜交等。

2.3.3DNA為基礎的分型方法

以DNA為基礎的分型方法指可將種分為不同型的技術。其中早期的RFLP，缺點是圖譜復雜，難于比較。選用專一識別6－8個堿基序列的限制性內切酶，DN段數量就大大減少的LFRFA被認為是目前分辨率最高的DNA分型法之一。但這樣切出的DN段太大，只能用脈沖場凝膠電泳分開。RAPDA、ARDRA、AFLP等技術多用于種水平的研究。

rep-PCR所采用的分類信息來自于全基因組。該方法分辨率高、重現性好，在一定程度上與16SrRNA基因序列比較結果相一致，可作為一種快速鑒定的方法[4]。

2.3.4rRNA同源性分析

現在一般認為，rRNA是研究系統進化關系的最好材料。它廣泛存在，功能穩定，由高度保守區和可變區組成。最初人們通過rRNA-DNA雜交和寡核苷酸編目法間接研究rRNA的同源性。DNA-rRNA雜交反映的是屬與屬以上水平的信息[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序列分析的應用最為廣泛。

2.3.5特異引物PCR

16SrRNA特異引物的設計是建立在大量序列分析基礎之上的。若能設計出一系列特異引物，如屬特異引物，則菌種篩選過程將大為簡化。種特異的引物主要用于鑒定，結合屬特異引物聯合應用則可能發現新種。

3.細菌分類學發展的研究趨勢

今后細菌分類學的發展將集中于以下幾個方面：

(1)分析方法的標準化

有研究表明，細菌的脂肪酸、磷脂與醌類組成及含量隨著培養條件的變化而不同[71]。所以化學分類必須建立標準化的方法，這樣定量才有意義，更準確，更具可比性。

(2)多相分類方法的廣泛應用及分子分類法的發展

由于各種分子生物學技術方法在分類學中的應用，細菌分類學家的研究重點已不僅是對某個分類單元的分類鑒定，而是通過分子分類的方法把分類與進化緊密的結合起來。在未來幾年內16SrDNA/rRNA作為重要的系統發育分子仍將發揮主導作用，但是其它保守分子將更多的用于系統發育研究，如RNA聚合酶P,HSP60基因，延伸因子Tu,23SrDNA/rRNA,rDNA轉錄間隔區等。

(3)“在線分類”的發展

現代細菌分類研究越來越依賴于Internet，我們不僅需要大量的分子生物學和系統發育分析軟件，更離不開網上豐富的信息資源。因此，Oren和Stackebrandt于2002年提出了原核生物“在線分類”(onlinetaxonomy)的概念[6]。

(4)分類學研究與細菌資源研究結合

很多科研單位己注意到將系統分類與細菌資源的開發研究相結合，例如日本的北理研究所、理化研研究所、明治制藥等。

參考文獻

[1]宋延齡,楊親二,黃永青.物種多樣性研究與保護[M].浙江科學技術出版社,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]張建麗,劉志恒.鏈霉菌的rep-PCR基因指紋分析.微生物學報,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.