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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(3):146-153
芽胞杆菌属（Bacillus）属于细菌界（Bacteria），
厚壁菌门（Firmicutes），杆菌纲（Bacilli），芽胞杆
菌目（Bacillales），芽胞杆菌科（Bacillaceae），是一
类好氧或兼性厌氧、产芽胞的革兰氏阳性杆状细菌。
由于大多数芽胞杆菌种类可以产生多种多样的活性
物质，在工业、农业、医学、环境等领域有着重要
的经济价值，因此研究它们的分类地位对其应用有
着更重要的研究意义［1，2］。
在研究微生物进化分类时，人们通常根据一些
相对保守的序列进行分析，如 rRNA 序列、蛋白质
的氨基酸序列、编码蛋白质的核酸序列。原因一方
面是由于这些保守的序列会带来相对可靠的结果 ；
收稿日期 ：2014-08-05
基金项目 ：国家自然科学基金项目（31370059），“973”前期研究专项（2011CB111607），农业部“948 计划”（2011-G25）
作者简介 ：刘国红，博士，研究方向 ：芽胞杆菌资源分类及功能研究 ；E-mail ：Liuguohong624@sina.com
通讯作者 ：刘波，博士，研究员，研究方向 ：微生物生物技术与农业生物药物 ；E-mail ：fzliubo@163.com
基于脂肪酸生物标记与 16S rRNA 的芽胞杆菌系统发育
分析比较
刘国红  刘波  林营志  唐建阳
（福建省农业科学院农业生物资源研究所，福州 350003）
摘 要 ： 旨在探究脂肪酸作为一种有效的芽胞杆菌分类标记，以 25 种芽胞杆菌模式菌株为研究对象，对芽胞杆菌进行脂
肪酸组分和 16S rRNA 基因系统进化分析比较。结果表明，脂肪酸系统发育分析能充分体现芽胞杆菌种类间的亲缘关系，并且按
生物学特性进行聚类分群，而 16S rRNA 系统发育仅完美体现出种间的亲缘关系。利用脂肪酸分析可将 25 种芽胞杆菌完全准确分
开，且将生物学特性相同的芽胞杆菌种类聚为一类，如碱性条件下生长良好的 4 种芽胞杆菌（B. agaradhaerens、B. alacalphilus、B.
alkalitelluris 和 B. fastidiosus）聚为一类，芽胞杆菌为圆形的芽胞杆菌（B. fusiformis、B. odysseyi 和 B. sphaericus）聚为一类。结果表明，
脂肪酸分析不仅根据亲缘关系进行聚类，还可以根据生物学特性对芽胞杆菌进行分类。
关键词 ： 芽胞杆菌 ；脂肪酸生物标记 ；16S rRNA ；系统发育分析
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.04.021
The Comparsion of Bacillus Species Classification Based on Fatty Acid
and 16S rRNA Gene
Liu Guohong Liu Bo Lin Yingzhi Tang Jianyang
（Agricultural Bio-resource Institute，Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou 350003）
Abstract: In order to explore the application of fatty acid composition in taxonomy of Bacillus species, the fatty acid constitutions of
25 strains were detected by Microbial Identification System（MIDI）. The clusters of fatty acid profiles and 16S rRNA gene sequences were
analyzed by SPPS16.0 and Mega4, respectively. The results showed that phylogeny analysis based on the fatty acid biomarkers could not only
fully reflect the relationships among the Bacillus species, but also group the Bacillus species according to the biological characteristics. However,
16S rRNA phylogeny only perfectly showed the relationships among the species. For example, four species growing well under the alkaline
conditions and three species round spore-forming were clustered together, respectively. Result showed that Bacillus species can be clustered
together not only according to the related ship, but also classified by the biological characteristics.
Key words: Bacillus ；fatty acid profile ；16S rRNA ；phylogeny
2015,31(3) 147刘国红等 ：基于脂肪酸生物标记与 16S rRNA 的芽胞杆菌系统发育分析比较
另一方面是由于在数据库中，这些序列可以比较
方便的得到。细菌分类及系统发育分析常借助 16S
rRNA 作为标尺，但 16S rRNA 序列的保守性使得某
些亲缘关系密切的种类无法区分开，在系统进化分
析上存在一些缺陷［3］。鉴于芽胞杆菌分类的复杂性，
使得寻找和建立这类细菌准确的分类方法颇受关注。
由于细菌不同属、种，甚至不同株之间脂肪酸碳链
长度、双键位置、取代基团等都存在差异，脂肪酸
是细胞膜的重要遗传表达产物，与 DNA 具有同源
性，因此脂肪酸分析技术在细菌分类中具有重要作
用［4］。1963 年，Able 等［5］首次提出证据表明细胞
脂肪酸可以成功的鉴定细菌。Kaneda［6］将 22 株芽
胞杆菌分为 6 个群，Kämpfer［7］证明脂肪酸生物标
记具有遗传稳定性，可以作为芽胞杆菌属种类分类
鉴定的一种有效手段。张晓霞等［8］利用脂肪酸成分
对不动杆菌进行鉴定，研究结果表明脂肪酸鉴定结
果和 16S rRNA 基因分析结果一致，在种水平上利用
16S rRNA 基因系统发育分析结果与脂肪酸组分分析
的结果可互为补充，相互印证。目前随着脂肪酸分
析技术的日益成熟，基于脂肪酸分析技术的气相色
谱 Sherlock 微生物鉴定系统，使脂肪酸分析更加快
速、准确，在细菌分类中被广泛应用。脂肪酸分析
可区分属、种并进行聚类。本研究对 25 种芽胞杆菌
属模式菌株进行脂肪酸组成分析，并与 16S rRNA 系
统进化分析进行比较，旨在为揭示基于脂肪酸生物
标记的芽胞杆菌鉴定的准确性，基于脂肪酸生物标
记的芽胞杆菌系统发育与芽胞杆菌生物学演化的关
系，与 16S rRNA 芽胞杆菌系统发育的差异提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试菌株 所有供试菌株来自于本实验室福
建省农业科学院农业生物资源所农业生物研究中心，
分别引自德国微生物菌种保藏中心（DSMZ）、美国
典型培养物保藏中心（ATCC）和瑞典 Geborg 大学
菌物保藏中心（CCUG），详见表 1。
1.1.2 主要试剂和仪器 皂化试剂（试剂 I）：150
表 1 供试菌株信息
序号 菌株编号 学名 中文名称 来源
1 FJAT-14829 Bacillus acidicola 酸居芽胞杆菌 DSM 14745
2 FJAT-14209 Bacillus acidiproducens DSM 23148
3 FJAT-10013 Bacillus agaradhaerens 黏琼脂芽胞杆菌 DSM 8721
4 FJAT-276 Bacillus alcalophilus 嗜碱芽胞杆菌 ATCC 27647
5 FJAT-2286 Bacillus alkalitelluris 碱土芽胞杆菌 DSM 16976
6 FJAT-10025 Bacillus altitudinis 高地芽胞杆菌 DSM 21631
7 FJAT-14220 Bacillus aryabhattai 阿氏芽胞杆菌 DSM 21047
8 FJAT-8755 Bacillus atrophaeus 矮缩芽胞杆菌 CCUG 28524
9 FJAT-8760 Bacillus cereus 蜡状芽胞杆菌 CCUG 7414
10 FJAT-274 Bacillus fastidiosus 苛求芽胞杆菌 ATCC 29313
11 FJAT-8766 Bacillus fusiformis 纺锤形芽胞杆菌 CCUG 28888
12 FJAT-14210 Bacillus koreensis 韩国芽胞杆菌 DSM 16467
13 FJAT-8774 Bacillus megaterium 巨大芽胞杆菌 CCUG 1817
14 FJAT-10005 Bacillus mojavensis 莫哈维芽胞杆菌 DSM 9205
15 FJAT-14208 Bacillus muralis 壁芽胞杆菌 DSM 16288
16 FJAT-8775 Bacillus mycoides 蕈状芽胞杆菌 DSM 2048
17 FJAT-14227 Bacillus novalis 休闲地芽胞杆菌 DSM 15603
18 FJAT-14201 Bacillus odysseyi 奥德赛芽胞杆菌 DSM 18869
19 FJAT-14225 Bacillus pseudomycoides 假蕈状芽胞杆菌 DSM 12442
20 FJAT-8779 Bacillus pumilus 短小芽胞杆菌 CCUG 26016
21 FJAT-14260 Bacillus safensis 沙福芽胞杆菌 DSM 19292
22 FJAT-2295 Bacillus simplex 简单芽胞杆菌 DSM 30646
23 FJAT-9 Bacillus sphaericus 球形芽胞杆菌 FJAT-9
24 FJAT-14 Bacillus thuringiensis 苏云金芽胞杆菌 FJAT-14
25 FJAT-14844 Bacillus vallismortis 死谷芽胞杆菌 DSM 11031
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.3148
mL 去 离 子 水 和 150 mL 甲 醇 混 匀 合， 加 入 45 g
NaOH，同时搅拌至完全溶解 ；甲基化试剂（试剂
II）：325 mL 6 mol/L 的盐酸加入到 275 mL 甲醇中，
混合均匀 ；萃取试剂（试剂 III）：加 200 mL 甲基叔
丁基醚到 200 mL 正己烷中，混合均匀；洗涤试剂（试
剂 IV）：在 900 mL 去 离 子 水 中 加 入 10.8 g NaOH，
搅拌至完全溶解 ；饱和 NaCl 溶液 ：在 100 mL 去离
子水中加入 40 g NaCl。以上所有有机试剂均为色谱
（HPLC）级，购于 Sigma 公司，无机试剂均为优级纯。
安捷伦 7890 N 型气相色谱、Sherlock MIS、振荡器、
水浴锅、10 mL 带盖试管、玻璃量筒等。所有的玻
璃器皿均须烘干后使用。
1.2 方法
1.2.1 菌株活化和保存 所有供试菌株均采用 TSA
（BD，US）培养基进行活化，28℃培养 2 d。采用
-80℃甘油冷冻法保存供试菌株，进一步试验备用。
1.2.2 芽胞杆菌脂肪酸的提取、检测及分析
1.2.2.1 菌体获取及脂肪酸的提取 参照文献［4］
的方法进行。在 TSB 培养基上新鲜培养的待测菌株
按四区划线接种至新鲜 TSB 培养基，28℃培养 24
h。刮取 20 mg 菌体，置于试管，加入 1 mL 溶液 I，
100℃水浴 30 min。冰浴中迅速冷却后加入 2 mL 溶
液 II，混匀后 80℃水浴作用 10 min。迅速冷却，加
入 1.25 mL 溶液 III。震荡 10 min，吸弃下层溶液。
然后中加入 3 mL 溶液 IV 及两滴饱和 NaCl 溶液，震
荡 5 min。静止，待溶液分层后，吸取上层液体于
GC 样品管中待测。
1.2.2.2 细 菌 脂 肪 酸 成 分 检 测 采 用 美 国 Agilent
7890 N 型气相色谱系统，包括全自动进样装置、石
英毛细管柱及氢火焰离子化检测器 ；通过细菌细胞
脂肪酸成分进行细菌鉴定的分析软件采用 Sherlock
MIS6.0（Microbial Identification System）（ 美 国 MIDI
公司产品）。在下述色谱条件下平行分析脂肪酸甲酯
混合物标样和待检样本 ：二阶程序升高柱温，170℃
起始，每分钟升温 5℃，升至 260℃，而后再每分
钟 升 温 40℃， 升 至 310℃， 维 持 90 s ；汽 化 室 温
度 250℃、检测器温度 300℃ ；载气为氢气（2 mL/
min）、 尾 吹 气 为 氮 气（30 mL/min）；柱 前 压 68.95
Kpa ；进样量 1 μL，进样分流比 100∶1。
1.2.2.3 统 计 分 析 利 用 林 营 志 等［9］ 编 程 软 件
PLFAEco 处理后提取出脂肪酸数据，然后利用生物
统计软件 SPSS16.0 进行统计分析。
1.2.3 基于 16S rRNA 基因序列的芽胞杆菌系统发育
分析 芽胞杆菌模式菌株序列来自 EzTaxon 网站［10］。
16S rRNA 序列经过 ClustalX2［11］程序多重比对，系
统进化矩阵根据 Jukes-Cantor 模型［12］ 估计，利用
Mega4.0 软件［13］采用邻接法（Neighbour-Joining）［14］
进行聚类分析构建系统进化树。同时采用 1 000 次
自展值（Bootstrap value）分析来评估系统进化树拓
扑结构的稳定性［15］。
2 结果
2.1 芽胞杆菌的脂肪酸成分分析
对 25 种芽胞杆菌进行了脂肪酸成分的测定，检
测出 22 种已知脂肪酸和 4 种 Summed Feature 型，每
种芽胞杆菌的具体脂肪酸成分见表 2。
表 2 显示，芽胞杆菌的脂肪酸主要以支链脂肪
酸为主，少数种类含有不饱和脂肪酸，主要类型即
脂肪酸含量大于 10% 的为 15 ：0 iso、15 ：0 anteiso、
17 ：0 iso、14 ：0 iso、16 ：0、16 ：0 iso 和 17 ：0
anteiso。不同芽胞杆菌种类的脂肪酸成分和含量不
同，如蜡状芽胞杆菌类群主要脂肪酸类型为 15 ：0
iso、17 ：0 iso、16 ：0、13 ：0 iso 和 Summed Feature
3（16 ：1 ω6c and/or 16 ：1 ω7c），其次为 15 ：0 ante-
iso、17 ：1 iso ω5c、14 ：0 iso、17 ：0 anteiso 和 13 ：0
anteiso。球形芽胞杆菌类群 B. fusiformis、B. odysseyi、
B. sphaericus 主要脂肪酸为 15 ：0 iso、15 ：0 anteiso
和 16 ：0 iso，其次为 17 ：0 iso、17 ：0 anteiso、16 ：1
ω7c alcohol、14：0 iso 和 16：0。枯草芽胞杆菌类群 B.
vallismortis、B. atrophaeus 和 B. mojavensis 脂 肪 酸 主
要为 15 ：0 iso、15 ：0 anteiso 和 17 ：0 anteiso，其次
为 17 ：0 iso、16 ：0 iso、16 ：0 和 14 ：0 iso。 酸 性
芽胞杆菌 B. acidicola 和 B. acidiproducens 主要脂肪酸
为 15：0 anteiso 和 17：0 anteiso。嗜碱芽胞杆菌类群 B.
agaradhaerens、B. alacalphilus、B. alkalitelluris 和
B. fastidiosus 脂肪酸主要为 16 ：0、15 ：0 iso、15 ：0
anteiso 和 17：0 iso。短小芽胞杆菌类群 B. altitudinis、B.
pumilus 和 B. safensis 脂肪酸主要为 15 ：0 iso 和 15 ：
0 anteiso， 其 次 为 17 ：0 anteiso、17 ：0 iso、16 ：
2015,31(3) 149刘国红等 ：基于脂肪酸生物标记与 16S rRNA 的芽胞杆菌系统发育分析比较
表
2

供
试
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注
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7c
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.3150
0 iso、16 ：0 和 14 ：0 iso。 简 单 芽 胞 杆 菌 类 群 B.
koreensis、B. aryabhattai、B. megaterium、B. muralis、
B. simplex 和 B. novalis 的 主 要 脂 肪 酸 为 15 ：0 iso
和 15 ：0 anteiso， 其 次 为 17 ：0 anteiso、17 ：0 iso、
16 ：0 iso、16 ：0、14 ：0 和 14 ：0 iso。
2.2 基于脂肪酸生物标记的芽胞杆菌系统发育分析
利用生物统计软件 SPSS16.0 采用欧式距离对 25
种芽胞杆菌进行脂肪酸聚类分析，可以分为两大类，
具体见图 1。第一类包含 13 种菌，进一步可分为 4
个小分支 ：B. safensis、B. pumilus 和 B. altitudinis 聚
为一个分支，B. aryabhattai、B. novalis 和 B. koreensis
聚为一个分支，B. odysseyi、B. sphaericus 和 B. fusif-
ormis 聚为一个分支，B. mycoides、B. thuringiensis、B.
cereus 和 B. pseudomycoides 聚为一个分支。第二类包
含 12 种菌，可分为两个小分支 ：B. alcalophilus、B.
fastidiosus、B. alkalitelluris、B. vallismortis 和 B. agar-
adhaerens 聚为一个分支，B. acidicola 和 B. acidiprod-
ucens、B. atrophaeus 和 B. mojavensis、B. megaterium、
B. simplex 和 B. muralis 聚为一个分支。
2.3 基于16S rRNA基因芽胞杆菌系统发育分析
25 种 芽 胞 杆 菌 采 用 ClustalX 2 软 件 进 行 多 序
列分析，并通过 Mega4 软件构建系统进化树（图
2）。结果显示，芽胞杆菌 16S rRNA 分类将芽胞杆
菌分为两大类，第一类包含 4 个小分支，分别为 ：
B. fastidiosus、B. alkalitelluris、B. megaterium、B.
aryabhattai 和 B. koreensis 聚为一个分支，B. novalis、
B. simplex 和 B. muralis 聚为一个分支，B. odysseyi、B.
sphaericus和B. fusiformis聚为一个分支，B. mycoides、B.
thuringiensis、B. cereus 和 B. pseudomycoides 聚为一个
分支。第二类包含 3 个小分支，分别为 ：B. acidicola
和 B. acidiproducens 聚为一个分支，B. alcalophilus 和 B.
agaradhaerens 聚为一个分支，B. safensis、B. pumilus
和 B. altitudinis，B. atrophaeus、B. vallismortis 和 B.
mojavensis 聚为一个分支。
Bacillus megaterium
Bacillus simplex
Bacillus muralis
Bacillus alkalitelluris
Bacillus fastidiosus
Bacillus pseudomycoides
Bacillus thuringiensis
Bacillus mycoides
Bacillus cereus
Bacillus odysseyi
Bacillus sphaericus
Bacillus fusiformis
Bacillus koreensis
Bacillus novalis
Bacillus aryabhattai
Bacillus altitudinis
Bacillus safensis
Bacillus pumilus
Bacillus alcalophilus
Bacillus vallismortis
Bacillus agaradhaerens
Bacillus acidicola
Bacillus acidiproducens
Bacillus atrophaeus
Bacillus mojavensis
0 5 10 20 2515
图 1 基于脂肪酸生物标记的芽胞杆菌聚类分析
2.4 芽胞杆菌脂肪酸与16S rRNA系统发育分析比较
基于脂肪酸生物标记的芽胞杆菌聚类与 16S
rRNA 聚类分析相比有一些差异，表 3 显示，脂肪
酸 聚 类 结 果 与 16S rRNA 不 同 的 是 B. novalis 和 B.
megaterium 在聚类树中的位置互换，B. fastidiosus、B.
alkalitelluris、B. alcalophilus 和 B. agaradhaerens 在脂
肪酸聚类分析中仅聚为一个分支，而非 16S rRNA 进
化树中的两个独立分支，B. vallismortis 与后 4 种芽
胞杆菌聚在一起。脂肪酸分类主要依据是生物学特
性，而 16S rRNA 分类则主要依据 DNA 碱基相似性。
2015,31(3) 151刘国红等 ：基于脂肪酸生物标记与 16S rRNA 的芽胞杆菌系统发育分析比较
3 讨论
本研究针对 25 个芽胞杆菌种类进行了基于 16S
rRNA 基因和脂肪酸生物标记系统发育分析的比较，
结果表明，脂肪酸生物标记可以如 16S rRNA 基因
一样为研究近亲缘物种之间的进化关系提供有用的
信息，而且在有些种类的分群上脂肪酸更具有优势。
随着数据库中芽胞杆菌脂肪酸数据的增加，可以进
行更深入的研究。尽管脂肪酸提取分析需要较严格
的操作标准，同时需要实验室具备专门的仪器，这
些局限性随着科学技术和经济的发展都已逐步得到
改善。脂肪酸鉴定已发展一种相对成熟的鉴定方法，
在许多菌株中都曾有过应用。Abel 等［5］早在 1963
年就指出脂肪酸可用于细菌鉴定，细胞脂肪酸分析
（Microbial identification system，MIDI） 鉴 定 系 统 的
应用使微生物脂肪酸分析标准化、自动化，操作简单，
检测结果迅速而准确，且费用低廉，因此近些年被
广泛地应用于细菌的分类鉴定中［16］。吴愉萍等［17］
也将 Sherlock MIS 系统应用于土壤细菌鉴定的研究，
结果表明该系统可以将分离菌株准确地鉴定到种，
甚至可以进行种下分化鉴定分析。Whittaker 等［18］
研究证明脂肪酸分析可以快速灵敏地鉴定 Francisella
tularensis。刘波［19］出版的《微生物脂肪酸生态学》
中，以本实验室分离芽胞杆菌为例，比较了脂肪酸
鉴定与 16S rRNA 分子鉴定，结果表明，98% 的芽胞
杆菌种类用脂肪酸鉴定结果与 16S rRNA 分子鉴定结
果相同，说明脂肪酸组成分析可快速而准确地对芽
胞杆菌类群的菌株进行初步的鉴定。黄朱梁［20］用
Sherlock 微生物自动鉴定系统鉴定了从贻贝中分离
的蜡样芽胞杆菌，并用生理生化鉴定和 PCR 鉴定验
证了该方法的准确性。同时，通过对芽胞杆菌模式
菌株的脂肪酸分析，我们首次报道了芽胞杆菌脂肪
酸聚类分析与 16S rRNA 聚类结果的比较分析。
另外，由于 16S rRNA 基因高度保守，亲缘关系
在种以上水平的菌株具有很高的分辨率，但对亲缘
关系比较近的种分辨率不高。一般来讲，菌株之间
16S rRNA 基因序列相似性 >97%，可能属于同一种 ；
但 16S rRNA 基因序列相似性在 99% 以上，仍可能
属于不同的种，需要 DNA-DNA 杂交等试验来进一
步确定。基于 16S rRNA 的芽胞杆菌系统发育，唯一
依据就是基因序列相似性，这一结果无法完美地体
现芽胞杆菌生物学特性与系统发育的关系，如喜酸
环境生存的芽胞杆菌 B. acidicola、B. acidiproducens、
B. atrophaeus 和 B. mojavensis 等，喜碱环境生存的芽
Bacillus acidiproducens EF379274
Bacillus agaradhaerens X76445
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66
100
100
100
100
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99
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87
96
37
100
0.01
Bacillus aryabhattai EF114313
Bacillus megaterium D16273
Bacillus koreensis AY667496
Bacillus fastidiosus X60615
Bacillus alkalitelluris AY829448
Bacillus novalis AJ542512
Bacillus simplex AJ439078
Bacillus muralis AJ316309
Bacillus odysseyi AF526913
Bacillus sphaericus AF169495
Bacillus fusiformis AF169537
Bacillus mycoides AB021192
Bacillus thuringiensis D16281
Bacillus cereus AE016877
Bacillus pseudomycoides AF013121
Bacillus acidicola AF547209
Bacillus safensis AF234854
Bacillus pumilus AY456263
Bacillus altitudinis AJ831842
Bacillus atrophaeus AB021181
Bacillus vallismortis AB021198
Bacillus mojavensis AB021191
Bacillus alcalophilus X76436
图 2 基于 16S rRNA 芽胞杆菌系统进化分析
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.3152
表 3 芽胞杆菌脂肪酸和 16S rRNA 分类结果比较
芽胞杆菌分类
脂肪酸分类结果 16S rRNA 分类结果
亚类 种名 生物学共性 亚类 种名 生物学共性
第一类 1 Bacillus altitudinis 接触酶和氧化酶反应为阳
性
1 Bacillus aryabhattai 16S rRNA 相似性
在 96% 以上Bacillus pumilus Bacillus megaterium
Bacillus safensis Bacillus koreensis
Bacillus fastidiosus
Bacillus alkalitelluris
2 Bacillus aryabhattai 菌落为奶油黄色 2 Bacillus novalis 16S rRNA 相似性
在 98% 以上Bacillus novalis Bacillus muralis
Bacillus koreensis Bacillus simplex
3 Bacillus fusiformis 芽胞圆形 3 Bacillus fusiformis 16S rRNA 相似性
在 95%-96%Bacillus sphaericus Bacillus sphaericus
Bacillus odysseyi Bacillus odysseyi
4 Bacillus cereus 菌落扁平，均能在 40℃生
长，接触酶反应阳性，水
解淀粉，能利用麦芽糖和
海藻糖作为碳源
4 Bacillus cereus 16S rRNA 相似性
在 98% 以上Bacillus mycoides Bacillus mycoides
Bacillus pseudomycoides Bacillus pseudomycoides
Bacillus thuringiensis Bacillus thuringiensis
第二类 1 Bacillus alcalophilus 碱性条件下生长 1 Bacillus acidicola 16S rRNA 相似性
在 96% 以上Bacillus fastidiosus Bacillus acidiproducens
Bacillus alkalitelluris Bacillus alcalophilus
Bacillus vallismortis Bacillus agaradhaerens
Bacillus agaradhaerens
2 Bacillus acidicola 低 pH 下可生长良好，菌
落边缘不整齐
2 Bacillus altitudinis 16S rRNA 相似性
在 99% 以上Bacillus acidiproducens Bacillus pumilus
Bacillus atrophaeus Bacillus safensis
Bacillus mojavensis Bacillus atrophaeus
Bacillus muralis Bacillus mojavensis
Bacillus simplex Bacillus vallismortis
Bacillus megaterium
胞杆菌 B. alcalophilus、B. fastidiosus、B. alkalitelluris
和 B. agaradhaerens 等，不能聚为同一个分支。
本研究选取了 25 种芽胞杆菌模式菌株作为研究
对象，比较分析了芽胞杆菌脂肪酸聚类和 16S rRNA
聚类分析的差异。研究发现利用脂肪酸组成分析也
可以成功将供试菌株完全准确地区分开，这一点与
16S rRNA 的分类结果一致。我们还发现在芽胞杆菌
“种”的分类地位上，脂肪酸聚类结果比 16S rRNA
基因进化分析更具有优势，不仅可以根据进化关系
确定种的分类地位，还根据生物学特性将相同的菌
株聚在一起，如本研究的供试菌株 4 种芽胞杆菌均
为嗜碱菌，在 16S rRNA 进化分析中聚类为两个独立
分支，而脂肪酸则根据其相同的生物学特性将其聚
为一个分支。
本研究仅以芽胞杆菌属的种类为研究对象进行
分析，对脂肪酸生物标记在芽胞杆菌近缘属上的应
用是否具有同样的效果需要进一步研究验证。
4 结论
本研究比较分析了 25 种芽胞杆菌模式菌株脂肪
酸组分和 16S rRNA 基因系统进化，结果表明脂肪酸
分析可将 25 种芽胞杆菌完全准确地分开，且将生物
学特性相同的芽胞杆菌种类聚为一类，如碱性条件
下生长良好的 4 种芽胞杆菌（B. agaradhaerens、B.
alacalphilus、B. alkalitelluris 和 B. fastidiosus）聚为一
类，芽胞杆菌为圆形的芽胞杆菌（B. fusiformis、B.
odysseyi 和 B. sphaericus）聚为一类。
2015,31(3) 153刘国红等 ：基于脂肪酸生物标记与 16S rRNA 的芽胞杆菌系统发育分析比较
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（责任编辑 马鑫）