『壹』 請問一下菌種鑒定的方法和實驗步驟
實驗步驟：菌種鑒定工作是各類微生物學實驗室都經常遇到的基礎性工作。不論鑒定對象屬哪一類，其工作步驟都離不開以下三步：①獲得該微生物的純種培養物；②測定一系例必要的鑒定指標；③查找權威性的鑒定手冊。 一、經典分類鑒定方法 群體：菌落形態，在半固體或液體培養基中的生長狀態等
* 形態 個體：細胞形態，染色反應，各種特殊構造等
* 營養要求：能源，碳源，氮源，生長因子等
* 生理、生化反應 酶；產酶種類和反應物性等
* 代謝產物：種類，產量，顯色反應等
* 經典指標 生態特性：生長溫度，對氧的需要，宿主種類等
* 生活史特點
* 血清學反應
* 噬菌體的敏感性
* 其它
經典分類法
經典分類法是一百多年來進行微生物分類的傳統方法。其特點是人為地選擇幾種形態生理生化特徵進行分類，並在分類中將表型特徵分為主、次。一般在科以上分類單位以形態特徵、科以下分類單位以形態結合生理生化特徵加以區分。 * A. 能在 60 o C 以上生長
* B. 細胞大，寬度 1.3~1.8mm ………………… 1. 熱微菌屬 ( Thermomicrobium )
* B. 細胞小，寬度 0.4~0.8mm
* C. 能以葡萄糖為碳源生長
* D. 能在 pH4.5 生長 …………………………… 2. 熱酸菌屬 ( Acidothermus )
* DD. 不能在 pH4.5 生長 …………………………………… 3. 棲熱菌屬 ( Thermus )
* CC. 不能以葡萄糖為唯一碳源 ……………… 4. 棲熱嗜油菌屬 ( 棲熱嗜獅菌屬 Thermoleophilum )
* AA. 不能在 60 o C 以上生長
二、現代分類鑒定方法
* 近年來，隨著分子生物學的發展和各項新技術的廣泛應用，促使微生物分類鑒定工作有了飛速發展。對微生物鑒定工作來說，已從經典的表型特徵的鑒定深入到現代的遺傳學特性的鑒定、細胞化學組分的精確分析以及利用電子計算機進行數值分類研究等新的層次上。
* （一）微生物遺傳型的鑒定
* DNA是除少數RNA病毒以外的一切微生物的遺傳信息載體。每一種微生物均有其自己特有的、穩定的DNA成分和結構，不同微生物間DNA成分和結構的差異程度代表著它們間新緣關系的遠近。因此，測定每種微生物DNA的若乾重要數據，是微生物鑒定中極其重要的指標：
1. DNA的鹼基組成(G+Cmol%)* 每一個微生物種的 DNA 中 GC mol% 的數值是恆定的，不會隨著環境條件、培養條件等的變化而變化，而且在同一個屬不同種之間， DNA 中 GCmol% 的數值不會差異太大，可以某個數值為中心成簇分布，顯示同屬微生物種的 GC mol% 范圍。 DNA 中 GC mol% 分析主要用於區分細菌的屬和種，因為細菌 DNA 中 GC 含量的變化范圍一般在 25 ％～ 75 ％；而放線菌 DNA 中的 GC 比例范圍非常窄 (37 ％～ 51%) 。一般認為任何兩種微生物在 GC 含量上的差別超過了 10 ％，這兩種微生物就肯定不是同一個種。因此可利用 G+C mol ％來鑒別各種微生物種屬間的親緣關系及其遠近程度。值得注意的是，親緣關系相近的菌，其 G+C mol ％含量相同或者近似，但 G+C mol ％相同或近似的細菌，其親緣關系並不一定相似，這是因為這一數據還不能反映出鹼基對的排列序列，而且如放線菌的 DNA 的 GC mol% 在 37 ～ 51 之間，企圖在這么小的范圍內區分放線菌的幾十個屬顯然是不現實的。要比較兩種細菌的 DNA 鹼基對排列序列是否相同，以及相同的程度如何，就需做核酸雜交試驗。
1. DNA的鹼基組成(G+Cmol%)* 1）每個生物種都有特定的GC%范圍，因此後者可以作為分類鑒定的指標。細菌的GC%范圍為25--75%，變化范圍最大，因此更適合於細菌的分類鑒定。
* 2）GC%測定主要用於對表型特徵難區分的細菌作出鑒定，並可檢驗表型特徵分類的合理性，從分子水平上判斷物種的親緣關系。
* 3）使用原則：
* G+C含量的比較主要用於分類鑒定中的否定每一種生物都有一定的鹼基組成，親緣關系近的生物，它們應該具有相似的G+C含量，若不同生物之間G+C含量差別大表明它們關系遠。但具有相似G+C含量的生物並不一定表明它們之間具有近的親緣關系。
1. DNA的鹼基組成(G+Cmol%)* 同一個種內的不同菌株G+C含量差別應在4～5%以下；同屬不同種的差別應低於10～15%。所以G+C含量已經作為建立新的微生物分類單元的一項基本特徵，它對於種、屬甚至科的分類鑒定有重要意義。
* 若二個在形態及生理生化特性方面及其相似的菌株，如果其G+C含量的差別大於5%，則肯定不是同一個種，大於15%則肯定不是同一個屬。
* 在疑難菌株鑒定、新種命名、建立一個新的分類單位時，G+C含量是一項重要的，必不可少的鑒定指標。其分類學意義主要是作為建立新分類單元的一項基本特徵和把那些G+C含量差別大的種類排除出某一分類單元。
2.核酸的鹼基組成和分子雜交：* 與形態及生理生化特性的比較不同，對DNA的鹼基組成的比較和進行核酸分子雜交是直接比較不同微生物之間基因組的差異，因此結果更加可信。
DNA-DNA 雜交
* DNA 雜交法的基本原理是用 DNA 解鏈的可逆性和鹼基配對的專一性，將不同來源的 DNA 在體外加熱解鏈，並在合適的條件下，使互補的鹼基重新配對結合成雙鏈 DNA ，然後根據能生成雙鏈的情況，檢測雜合百分數。如果兩條單鏈 DNA 的鹼基順序全部相同，則它們能生成完整的雙鏈，即雜合率為 100% 。如果兩條單鏈 DNA 的鹼基序列只有部分相同，則它們能生成的「雙鏈」僅含有局部單鏈，其雜合率小於 100% 。由此；雜合率越高，表示兩個 DNA 之間鹼基序列的相似性越高，它們之間的親緣關系也就越近。如兩株大腸埃希氏菌的 DNA 雜合率可高達 100 ％，而大腸埃希氏菌與沙門氏菌的 DNA 雜合率較低，約有 70 ％。 G+Cmol ％的測定和 DNA 雜交實驗為細菌種和屬的分類研究開辟了新的途徑，解決了以表觀特徵為依據所無法解決的一些疑難問題，但對於許多屬以上分類單元間的親緣關系及細菌的進化問題仍不能解決。
DNA — rRNA 雜交
* 目前研究 RNA 鹼基序列的方法有兩種。一是 DNA 與 rRNA 雜交，二是 16S rRNA 寡核苷酸的序列分析。 DNA 與 rRNA 雜交的基本原理、實驗方法同 DNA 雜交一樣，不同的是① 是 DNA 雜交中同位素標記的部分是 DNA ，而 DNA 與 rRNA 雜交中同位素標記的部分是 rRNA 。② DNA 雜交結果用同源性百分數表示，而 DNA 與 rRNA 雜交結果用 Tm(e) 和 RNA 結合數表示。 Tm(e) 值是 DNA 與 rRNA 雜交物解鏈一半時所需要的溫度。 RNA 結合數是 100 m gDNA 所結合的 rRNA 的 m g 數。根據這個參數可以作出 RNA 相似性圖。在 rRNA 相似性圖上，關系較近的菌就集中到一起。關系較遠的菌在圖上占據不同的位置。用 rRNA 同性試驗和 16SrRNA 寡核苷酸編目的相似性比較 rRNA 順反子的實驗數據可得到屬以上細菌分類單元的較一致的系統發育概念，並導致了古細菌的建立。
3.建立16 S r RNA系統發育樹
* a）使生物進化的研究范圍真正覆蓋所有生物類群；
* 傳統的生物進化研究，主要基於復雜的形態學和化石記載，因此多限於研究後生生物（metazoa），而後者僅占整個生物進化歷程的1/5
* b）提出了一種全新的正確衡量生物間系統發育關系的方法；
* c）對探索生命起源及原始生命的發育進程提供了線索和理論依據；
* d）突破了細菌分類僅靠形態學和生理生化特性的限制，建立了全新的微生物分類、鑒定理論；
* e）為微生物生物多樣性和微生物生態學研究建立了全新的研究理論和研究方法，特別是不經培養直接對生態環境中的微生物進行研究。
3、 16S rRNA(16S rDNA) 寡核苷酸的序列分析
* 首先， 16S rRNA 普遍存在於原核生物（真核生物中其同源分子是 18S rRNA ）中。 rRNA 參與生物蛋白質的合成過程，其功能是任何生物都必不可少的，而且在生物進化的漫長歷程中保持不變，可看作為生物演變的時間鍾。其次，在 16S rRNA 分子中，既含有高度保守的序列區域，又有中度保守和高度變化的序列區域，因而它適用於進化距離不同的各類生物親緣關系的研究。第三， 16S rRNA 的相對分子量大小適中，約 1 540 個核苷酸，便於序列分析。因此，它可以作為測量各類生物進化和親緣關系的良好工具。
分離菌株 16S rRNA 基因
* 。從平板中直接挑取一環分離菌株細胞 , 加入 100μL 無菌重蒸 H 2 O 中 , 旋渦混勻後 , 沸水浴 2min, 12 000r min -1 離心 5min, 上清液中即含 16S rRNA 基因，可直接用於 PCR 擴增。分離菌株 16S rRNA 基因的 PCR 擴增和序列測定的一般步驟為： 16S rRNA 基因的 PCR 引物： 5'-AGAGT TTGAT CCTGG CTCAG-3' ； 5'-AAGGA GGTGA TCCAG CCGCA-3' 。擴增反應體積 50 m L ，反應條件為 95 ℃預變性 5min ， 94 ℃變性 1min ， 55 ℃退火 1min ， 72 ℃延伸 2min ，共進行 29 個循環， PCR 反應在 PTC-200 型熱循環儀上進行。取 5 m L 反應液在 10g L -1 的瓊脂糖凝膠上進行電泳檢測。 PCR 產物測序可由專門技術公司完成。
比對分析
* 測序得到 分離菌株 16S rDNA 部分序列，此序列一般以 *.f.seq 形式保存，可以用寫字板或 Editsequence 軟體打開，將所得序列通過 Blast 程序與 GenBank 中核酸數據進行比對分析 ( http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast ) ，具體步驟如下：點擊網站中 Nucleotide BLAST 下 Nucleotide-nucleotide BLAST [blastn] 選項，將測序所得序列粘貼在「 search 」網頁空白處，或輸入測序結果所在文件夾目錄，點擊核酸比對選項，即「 blast 」，然後點擊「 format 」，計算機自動開始搜索核苷酸資料庫中序列並進行序列比較，根據同源性高低列出相近序列及其所屬種或屬，以及菌株相關信息，從而初步判斷 16S rDNA 鑒定結果。
比對分析
* 遺傳距離矩陣與系統發育樹構建，可採用 DNAStar 軟體包中的 MegAlign 程序計算樣本間的遺傳距離。由 GenBank 中得到相關菌株的序列，與本研究分離菌株所測得序列一起輸入 Clustalx1.8 程序進行 DNA 同源序列排列，並經人工仔細核查。在此基礎上，序列輸入 Phylip3.6 軟體包，以簡約法構建系統發育樹。使用 Kimura 2-parameter 法，系統樹各分枝的置信度經重抽樣法（ Bootstrap ） 500 次重復檢測， DNA 序列變異中的轉換和顛換賦於相同的加權值。
（二）細胞化學成分的鑒定* 除上述核酸成分外的其它化學成分的測定，是微生物化學分類法的重要內容，主要包括：1.細胞壁的化學成分。2.全細胞水解液的糖型。3.磷酸類脂成分的分析。4.枝菌酸的分析。5. 醌類的分析。6.氣相色譜技術的應用。
（二）細胞化學成分的鑒定
* 微生物分類中，根據微生物細胞的特徵性化學組分對微生物進行分類的方法稱化學分類法 (chemotaxonomy) 。在近二十多年中，採用化學和物理技術采研究細菌細胞的化學組成，已獲得很有價值的分類和鑒定資料，各種化學組分在原核微生物分類中的意義見表
細菌的化學組分分析及其在分類水平上的應用
細胞化學成分鑒定的意義
* 隨著分子生物學的發展，細胞化學組分分析用於微生物分類日趨顯示出重要性。細胞壁的氨基酸種類和數量現己被接受為細菌屬的水平的重要分類學標准。在放線菌分類中，細胞壁成分和細胞特徵性糖的分析作為分屬的依據，已被廣泛應用。脂質是區別細菌還是古菌的標准之一，細菌具有醯基脂 ( 脂鍵 ) ，而古菌具有醚鍵脂，因此醚鍵脂的存在可用以區分古菌。黴菌酸的分析測定己成為諾卡氏菌形放線菌分類鑒定中的常規方法之一。鞘氨醇單胞菌和鞘氨醇桿菌等細胞膜都含有鞘氨醇，因此鞘氨醇的有無可作為此類細菌的一個重要標志。此外某些細菌原生質膜中的異戊間二烯醌，細胞色素，以及紅外光譜等分析對於細菌、放線菌中某些科、屬、種的鑒定也都十分有價值。
（三）數值分類法
* 數值分類法亦稱統計分類法，是在約200年前與林奈同代人M.Adanson (1727 ~1806，法國植物學家)發展的分類原理基礎上藉助於現代的電子計算機技術而發展起來的。數值分類的基本步驟為：（1）計算兩菌株間的相似系數；（2）列出相似度矩陣；（3）將矩陣圖轉換成樹狀譜。
數值分類的基本步驟
數值分類法
* 又稱阿德遜氏分類法 。它的特點是根據較多的特徵進行分類，一般為 50 ～ 60 個，多者可達 100 個以上，在分類上，每一個特性的地位都是均等重要。通常是以形態、生理生化特徵，對環境的反應和忍受性以及生態特性為依據。最後，將所測菌株兩兩進行比較，並借用電子計算機計算出菌株間的總相似值，列出相似值矩陣 ( 圖 14-5) 。為便於觀察，應將矩陣重新安排，使相似度高的菌株列在一起，然後將矩陣圖轉換成樹狀譜 (dendrogram) ，再結合主觀上的判斷 ( 如劃分類似程度大於 85 ％者為同種，大於 65 ％者為同屬等 ) ，排列出—個個分類群。
數值分類法的優越性
* 數值分類法的優越性在於它是以分析大量分類特徵為基礎，對於類群的劃分比較客觀和穩定；而且促進對細菌類群的全面考查和觀察，為細菌的分類鑒定積累大量資料。但在使用數值分類法對細菌菌株分群歸類定種或定屬時，還應做有關菌株的 DNA 鹼基的 G + Cmol% 和 DNA 雜交，以進一步加以確證。
『貳』 如何對一株細菌作出種屬的鑒定
（1）常規鑒定 常規鑒定內容有形態特徵和理化特性。形態特徵包括顯微形態和培養特徵；理化特性包括營養類型、碳氮源利用能力、各種代謝反應、酶反應和血清學反應等。（2）BIOLOG碳源自動分析鑒定 BIOLOG鑒定系統以微生物對不同碳源的利用情況為基礎，檢測微生物的特徵指紋圖譜，建立與微生物種類相對應的資料庫。通過軟體將待測微生物與資料庫參比，得出鑒定結果。（3）分子生物學鑒定 提取細菌基因組DNA，然後PCR擴增16srDNA片段並測序，將結果與GeneBank或者Eztaxon對比分析，一般序列相似度在97%以上就可以認為是同種細菌，該方法也是目前微生物分類學研究普遍採用的鑒定方法。——源自網路