本章的核心內容是微生物的分類單元、微生物的命名法則；目前國內外最權威的原核微生物分類系統；用於分離菌株分類鑑定的方法和技術；微生物菌種的保藏。
微生物的分類單元有界、門、綱、目、科、屬、種；微生物的命名依林奈氏雙名法法則進行； 《伯傑氏細菌學鑑定手冊》 ， 《伯傑氏系統細菌學手冊》是當今進行細菌鑑定的最權威的手冊；微生物分離菌株的分類鑑定有經典分類鑑定法、數值分類鑑定法、化學分類鑑定法、遺傳學分類鑑定法， dna中gc mol%分析、dna-dna雜交、dna-rrna雜交、16sr rna(16s rdna)寡核苷酸的序列分析，微生物系統發育地位分析等不同層次的技術方法。微生物菌種的保藏對於研究和發酵生產都具有不可忽視的意義。保藏方法可依不同條件選擇不同方法。
第一節微生物的分類單元和命名
分類是人類認識微生物，進而利用和改造微生物的一種手段，微生物工作者只有在掌握了分類學知識的基礎上，才能對紛繁的微生物類群有一清晰的輪廊，了解其親緣關係與演化關係，為人類開發利用微生物資源提供依據。
微生物分類學 (microbial taxonomy) 是一門按微生物的親緣關係把它們安排成條理清楚的各種分類單元或分類群 (taxon) 的科學，它的具體任務有三，即分類 (classification) 、命名 (nomenclature) 和鑑定 (identification) 。分類指的是根據相似性或親緣關係，將乙個有機體放在乙個單元中。命名是按照國際命名法規給有機體乙個科學名稱。
鑑定則是確定乙個新的分離物是否歸屬於已經命名的分類單元的過程。因此，概括來說，微生物分類學是對各個微生物進行鑑定，按分類學準則排列成分類系統，並對已確定的分類單元進行科學命名的科學。
一、微生物的分類單元
微生物的主要分類單位，依次為界 (kingdom) 、門（ phylum 或 division ）、綱 (class) 、目 (order) 、科 (fami1y) 、屬 (genus) 、種 (species) 。其中種是最基本的分類單位。具有完全或極多相同特點的有機體構成同種。
性質相似、相互有關的各種組成屬。相近似的屆合併為科。近似的科合併為目。
近似的目歸納為綱。綜合各綱成為門。由此構成乙個完整的分類系統。
以下以檸檬浮黴狀菌為例加以說明。
另外，每個分類單位都有亞級，即在兩個主要分類單位之間，可新增「亞門」、「亞綱」、「亞目、」「亞科」等次要分類單位。在種以下還可以分為亞種、變種、型、菌株等。
屬是科與種之間的分類單元，通常包含具有某些共同特徵和關係密切的種。 goodfellow 和 o'donnell(1993) 提出 dna 的 g+c mol% 差異≤ 10 ％ ~12 ％及 16s rdna 的序列同源性≥ 95 ％的種可歸為同一屬。
種 (species) 關於微生物「種」的概念，各個分類學家的看法不一，例如伯傑氏 (bergey) 給種的定義是：「凡是與典型培養菌密切相同的其他培養菌統一起來，區分成為細菌的乙個種。」因此，它是以某個「標準菌株」為代表的十分類似的菌株的總體。
種是以群體形式存在的。種有著不同的定義，在微生物學中較常見有生物學種（ biological species ， bs ），進化種 (evolutionary species ， es) 和系統發育種（ phyloge***ic species ， ps ）等不同的物種概念。
1986 年斯坦爾 (stanier) 給種下了定義：「乙個種是由一群具有高度表型相似性的個體組成，並與其他具有相似特徵的類群存在明顯的差異。」但這個定義仍無量化標準。
1987 年，國際細菌分類委員會頒布， dna 同源性≥ 70 ％，而且其⊿ t m ≤ 5 ℃的菌群為乙個種，並且其表型特徵應與這個定義相一致。 1994 年 embley 和 stackebrandt 認為當 16s rdna 的序列同源性≥ 97 ％時可認為是乙個種。
亞種 (subspecies) 在種內，有些菌株如果在遺傳特性上關係密切，而且在表型上存在較小的某些差異，乙個種可分為兩個或兩個以上小的分類單位，稱為亞種。它們是細菌分類中具有正式分類地位的最低等級。根據⊿ t m 值在 dna 雜交中的頻率分布，有些證據表明，亞種的概念在系統發育上是有效的，而且能與亞種以下的變種概念相區別。
後者僅是依據所選擇的「實用」屬性而決定，並不被 dna 組成所證明。
亞種以下的分類等級通常表示能用某些特殊的特徵加以區別的菌株類群。例如，在細菌分類中，以生物變型 (biovar) 表示特殊的生化或生理特徵，血清變型 (serovar 結構的不同，致病變型 (pathovar) 表示某些寄主的專一致病性，噬菌變型 (phagovar) 表示對噬菌體的特異性反應，形態變型 (morphovar) 表示特殊的形態特徵。
菌株或品系 (strain) 這是微生物學中常碰到的乙個名詞，它主要是指同種微生物不同**的純培養物。從自然界分離純化所得到的純培養的後代，經過鑑定屬於某個種，但由於來自不同的地區、土壤和其他生活環境，它們總會出現一些細微的差異。這些單個分離物的純培養的後代稱為菌株。
菌株常以數目、字母、人名或地名表示。那些得到分離純化而未經鑑定的純培養的後代則稱為分離物。
微生物學中還常常用到「群」這個詞，這只是為了科研或鑑定工作方便，首先按其形態或結合少量的生理生化、生態學特徵，將近似的種和介於種間的菌株歸納為若干個類群。如為了篩選抗生素工作的方便，中國科學院微生物研究所根據形態和培養特徵，把放線菌中的鏈黴菌屬歸納為 12 個類群。
微生物分類各級單元所用的字尾如表 3-1 。
表 3－ 1 微生物分類各級單元拉丁學名字尾
二、微生物的命名
微生物的命名和其他生物一樣，都按國際命名法命名，即採用林奈氏 (linnaeus) 所創立的「雙名法」。每一種微生物的學名都依屬與種而命名，由兩個拉丁字或希臘字或者拉丁化了的其他文字組成。屬名在前，規定用拉丁字名詞表示，字首字母要大寫，由微生物的構造、形狀，或由著名的科學家名字而來，用以描述微生物的主要特徵。
種名在後，用拉丁字形容詞表示，字首字母小寫，為微生物的色素、形狀、**、病名或著名的科學家姓名等，用以描述微生物的次要特徵。此外，由於自然界的生物種類太多了，大家都在命名，為了更明確，避免誤解，故在正式的拉丁名稱後面附著命名者的姓。例如。
金黃色葡萄球菌的學名為：
staphylococcus aureus rosenbach 1884
屬名：葡萄球菌種名：金黃色命名人的姓命名年份
又如： peptostreptococcus foetidus （ veillon ） **ith
屬名：消化鏈球菌種名：惡臭原命名者改名者
惡臭消化鏈球菌是由 veillon 首先發現和定名的，後 **ith 重新定為現名。由此可以看出，種名後括弧內的姓，是表示這個種首先由 veillon 定的名，在括弧後再附加改定此菌學名人的姓。如果發表新種，則在學名之後加 n ． sp( 即 novo species 的縮寫，意為新種 ) 。
有時只泛指某一屬的微生物，而不是指定某乙個具體的種，或沒有種名，只有屬名時，可在屬名後加 sp. 或 spp.(species 的縮寫， sp.
表示單數， spp. 表示複數 ) ，如 micrococcus sp. ，表示微球菌屬的乙個種， micrococcus spp.
表示微球菌屬的一些種。變種的學名，是在種名後加變種名稱，並在變種名稱之前加 var 如枯草芽孢桿菌黑色變種應寫成 bacillus subtilis var. niger 。
屬以上的名稱必須是陰性複數形容詞，與 prokaryotae 相一致。
三、微生物系統發育分析
由於現代分子生物學技術的迅速發展，正在形成一套與傳統的分類鑑定方法完全不同的分類鑑定技術與方法，從基因水平上分析各微生物種之間的親緣關係，即系統發育地位。眾所周知，原核生物細胞中的 16s rdna 和真核生物細胞中的 18s rdna 的鹼基序列都是十分保守的，不受微生物所處環境條件的變化、營養物質的豐缺的影響而有所變化，都可以看作為生物進化的時間標尺，記錄著生物進化的真實痕跡。因此，分析原核生物細胞中的 16s rdna 和真核生物細胞中的 18s rdna 的鹼基序列，比較所分析的微生物與其他微生物種之間 16s rdna 和 18s rdna 序列的同源性，可以真實地揭示它們親緣關係的距離和系統發育地位。
在現實研究中，除了選擇 16s rdna 和 18s rdna 作序列分析進行系統發育比較外，還可利用間隔序列 (its) 、某些發育較為古老而序列又較穩定的特異性酶的基因作序列分析，進行系統發育分析。如在環境微生物研究中，對於穀胱甘肽轉移酶（ gst ）的基因序列分析所獲得的系統發育鑑定結果與用其他方法所獲得的結果具有十分吻合的一致性。隨著研究技術和理論的日趨成熟，現在有人提出了分子系統學 (molecular systematics) 這一理論概念。
系統學（ systematics ）是研究生物多樣性及其分類和演化關係的科學。分子系統學是檢測、描述並揭示生物在分子水平上的多樣性及其演化規律的科學。研究內容包括了群體遺傳結構、分類學、系統發育和分子進化等領域。
群體遺傳結構 (population ge***ic structure) 是指乙個種內總的遺傳變異程度及其在群體間的分布模式，是乙個種最基礎的遺傳資訊。分類學 (taxonomy) 是研究物種的界定和序級確定。系統發育關係 (phyloge***ic relationship) 和分子進化 (molecular evolution) 是兩個密切相關的過程。
在利用現代分子生物學技術在分子和基因水平上獲得大量的分類單元尤其是種的遺傳資訊後，來推斷和重建微生物類群的演化歷史和演化關係，即建立系統發育樹，如第一章中圖 1-1 表示細菌、古菌和真核生物的無根系統發育樹。根據分離菌株的 16s rdna 或 18s rdna 序列與相關微生物種之間的同源性，將分離獲得的菌株放置於系統發育樹的確當分支位置，以顯示其在系統發育中的地位和與其他種間的親緣關係。原核微生物中的細菌和古菌的系統發育樹分別如圖3-1 和3-2 所示。
圖 3-1 細菌域的系統發育樹（引自 madigan et al., brock biology of micro***ani**s, tenth edition, 2003 ）
圖 3-2 古菌域的系統發育樹
第二節原核微生物分類系統
一、原核微生物伯傑氏分類系統
細菌、放線菌等原核微生物的分類系統很多，目前較有代表性和最有影響的分類系統是美國的《伯傑氏細菌學鑑定手冊》 (bergey , s manual of determinative bacteriology ，以下簡稱「手冊」 ) 。「手冊」自 1923 年第一版以採，相繼於 1925 ， 1930 ， 1934 ， 1939 ， 1948 和 1957 年出版了第二版至第七版，幾乎每一版均吸取了許多分類學家的經驗，其內容經過不斷地擴充和修改。「手冊」第七版包括從綱到種、亞種的全面分類大綱和相應的檢索表以及各分類單位的描述，將細菌列於植物界原生植物門的第二綱——裂殖菌綱。
「手冊」第七版的分類方法基本上處於經典分類法階段，即以形態特徵為主結合生理生化特性為分類依據。第八版 (1974 年 ) 沒有從綱到種的分類系統，而著重於屬、種的描述和比較，它也沒有分類大綱，而是根據形態、營養型等分成 19 個部分，把細菌、放線菌、粘細菌、螺旋體、枝原體和立克次氏體等 2 000 多種微生物歸於原核生物界細菌門。手冊第八版的分類方法也有了改進，除採用經典分類法外，還增加了細胞化學、遺傳學和分子生物學等方面的新鑑定方法，對某些屬、種應用了數值分類法。
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