微生物的分类与鉴定讲稿.ppt

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1、关于微生物的分类与鉴定关于微生物的分类与鉴定第一页，讲稿共四十四页哦微生物分类学（微生物分类学（microbial taxonomy）是一门按微生物的等级关系把它们安排成条理清楚是一门按微生物的等级关系把它们安排成条理清楚的各种分类单元或分类群（的各种分类单元或分类群（taxon）的科学。）的科学。任务：任务：分类（分类（classificontion）鉴定（鉴定（indentification）命名（命名（namendature）发展趋势发展趋势微生物系统学微生物系统学第十一章第十一章 微生物的分类与鉴定微生物的分类与鉴定第二页，讲稿共四十四页哦第一节第一节 通用的分类单元通用的分类单元一、

2、种以上的系统分类单元一、种以上的系统分类单元（一）（一）7级分类单元（级分类单元（taxon category）分类单元：又称分类单位、分类阶元或分类群分类单元：又称分类单位、分类阶元或分类群种以上的系统分类单元自上而下分为种以上的系统分类单元自上而下分为7级：级：界界（kingdom）（拉：）（拉：Regnum）门门（Phylum）（拉：）（拉：Phylum）或）或 Division（拉：（拉：Divisio）纲纲（class）（拉：）（拉：classis）目目（order）（拉：）（拉：order）科科（Family）（拉：）（拉：Family）属属（Genus）（拉：）（拉：Genus）

3、种种（Species）（拉：）（拉：Species）第三页，讲稿共四十四页哦分类单元分类单元第四页，讲稿共四十四页哦（二）、种的概念（二）、种的概念没有一个公认的、明确的没有一个公认的、明确的“种种”的定义。的定义。1.种（种（species）一个基本分类单元，为表型特征高度相似、亲缘关系及其接近一个基本分类单元，为表型特征高度相似、亲缘关系及其接近的菌株的集合。的菌株的集合。2.典型菌株（典型菌株（type strain）具有种具有种典型特征典型特征的代表菌株。的代表菌株。3.模式种（模式种（type species）说法是否准确，争议很大，也很混乱。说法是否准确，争议很大，也很混乱。典型菌

4、株的实体。典型菌株的实体。有时有时典型菌株模式种。典型菌株模式种。4.新种（新种（species nova，sp.nona 或或nona sp.）权威性的分类、鉴定手册中从没有记载过的一种新分离并鉴定权威性的分类、鉴定手册中从没有记载过的一种新分离并鉴定过的微生物。过的微生物。新种发表前应将其模式菌株存放在权威保藏机构，保证其他研究者新种发表前应将其模式菌株存放在权威保藏机构，保证其他研究者共享。共享。第五页，讲稿共四十四页哦5、种以下的概念、种以下的概念 亚种亚种(SubspeciesSubsp.，ssp)是种进一步细分的单元，是种进一步细分的单元，指某一个明显而且稳定的特征与模式种不同的种

5、。指某一个明显而且稳定的特征与模式种不同的种。变种变种(Variety，Var)变种与亚种是近义词，两者经常混用。命名法内没有地位了。变种与亚种是近义词，两者经常混用。命名法内没有地位了。型型(Type，form)位于亚种以下。同一种微生物的不同类型，它们之间有差异，但位于亚种以下。同一种微生物的不同类型，它们之间有差异，但又不足以形成一个新的种或亚种。例如生物型（又不足以形成一个新的种或亚种。例如生物型（biovar）、化学型）、化学型（chemoform）。已经废除。）。已经废除。类群（类群（Group）分类上物地位的名词。非正式指定一组具有相同特征的生物，彼此不易严格区分类上物地位的名词

6、。非正式指定一组具有相同特征的生物，彼此不易严格区分，在研究的某一阶段还不准备作进一步鉴定组，称为分，在研究的某一阶段还不准备作进一步鉴定组，称为“群群”。菌株或品系菌株或品系(Strains)菌株表示任何由一个独立分离的单细胞菌株表示任何由一个独立分离的单细胞(或病毒粒子或病毒粒子)繁殖而成的纯种群体繁殖而成的纯种群体及其一切后代，即同种微生物的每个不同来源的纯培养物。及其一切后代，即同种微生物的每个不同来源的纯培养物。同种的不同个体。同种的不同个体。第六页，讲稿共四十四页哦二、种的命名二、种的命名俗名俗名(Common name)地区性的名字地区性的名字“结核杆菌结核杆菌”（Tubercl

7、e bacillus）用于表示结核）用于表示结核分枝杆菌分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)学名（学名（Scientific name）按照按照“国际命名法规国际命名法规”进行命名并且得到国际进行命名并且得到国际学术界公认的通用正式名称。学术界公认的通用正式名称。学名的表示方法学名的表示方法双名法双名法三名法三名法 第七页，讲稿共四十四页哦（一）双名法（一）双名法（binominal nomenclature）1735年，林奈年，林奈(Carolus Linnaeus)建立建立一个种的学名由两个拉丁或希腊词或拉丁化的文字组成。一个种的学名由两个拉丁或希腊词或拉丁化的

8、文字组成。通常由一个属名（通常由一个属名（generic name）加一个种名加词（）加一个种名加词（specific epithet）构成。）构成。属名属名表示该微生物主要特征的名词或用作名词的形容词，单数，来源于表示该微生物主要特征的名词或用作名词的形容词，单数，来源于拉丁文、或拉丁文化的外来词、或两者的组合。第一个字母大写。拉丁文、或拉丁文化的外来词、或两者的组合。第一个字母大写。种名加词种名加词又称种加词，表示一个微生物的次要特征。首字母一律小写。又称种加词，表示一个微生物的次要特征。首字母一律小写。第八页，讲稿共四十四页哦书写规则书写规则属名属名和和种的加词种的加词必需用斜体字书写，

9、属名第一个字母必须大写，必需用斜体字书写，属名第一个字母必须大写，种名加词小写。种名加词小写。在文章连续出现相同属名时需要缩写，一般为属名第一各在文章连续出现相同属名时需要缩写，一般为属名第一各字母，后面需要加圆点。字母，后面需要加圆点。当描述某微生物时，只能确定到当描述某微生物时，只能确定到属属，而不能确定到种时的，而不能确定到种时的书写为书写为属名属名（斜体）斜体）sp.（spp.）（正体）（正体）spp.为为sp.的复的复数形式，数形式，sp.：species 学名学名属名属名十十种的加词种的加词 +(首次定名人首次定名人)+现名定名人现名定名人+定名定名年份年份 如枯草芽孢杆菌如枯草芽

10、孢杆菌Bacillus subtilis（Ehrenberg）Cohn 1874 缩写：缩写：B.subtilis 第九页，讲稿共四十四页哦（二）三名法（二）三名法当某微生物出现亚种或变种时用三名法书写。当某微生物出现亚种或变种时用三名法书写。在种名加词后面加上亚种符号在种名加词后面加上亚种符号subsp或变种或变种符号符号var，然后再写亚种（变种）的加词。，然后再写亚种（变种）的加词。学名学名=属名属名+种名加词种名加词（斜体）（斜体）+(subsp或或var.)+亚种亚种(或变种或变种)的加词的加词（斜体）（斜体）例如：例如：Bacillus thuringiensis subsp.ga

11、lleria 第十页，讲稿共四十四页哦第二节第二节 微生物在生物界的地位微生物在生物界的地位一、生物的界级分类学说一、生物的界级分类学说发展史：发展史：二界二界三界三界四界四界五界五界六界六界三域三域第十一页，讲稿共四十四页哦（一）两界系统（一）两界系统动物、植物动物、植物（二）三界系统（二）三界系统动物、植物、原生生物动物、植物、原生生物（三）四界系统（三）四界系统动物界、植物界、真菌界、原核生物界动物界、植物界、真菌界、原核生物界第十二页，讲稿共四十四页哦（四）五界系统（四）五界系统原核生物界原核生物界真菌界真菌界原生生物界原生生物界原核生物真核单细胞生物真核多细胞生物动物界真菌界植物界原

12、生生物界原核生物界光合式营养吸收式营养摄食式营养动物界、植物界、真菌界、原生生物界和原核生物界。真菌界Fungi：酵母菌、霉菌和担子菌等。原生生物界Protista：原生动物、单细胞藻类、粘细菌等。原核生物界Monera(prokaryotes)：细菌、放线菌和蓝细菌等。第十三页，讲稿共四十四页哦（五）六界系统（五）六界系统动物界、植物界、真菌界、原生生物界、真细菌界、古细菌界动物界植物界真菌界原生生物界真细菌界古细菌界第十四页，讲稿共四十四页哦真细菌界古细菌界古真核生物界原生生物界真菌界动物界藻界植物界八界系统八界系统第十五页，讲稿共四十四页哦（六）三域学说（六）三域学说（Three Dom

13、ains Theory）20世纪世纪70年代，年代，C.RWoese 利用利用16S和和18S RNA的序列，比的序列，比较其同源性水平后提出的新系统。较其同源性水平后提出的新系统。“域域”比界比界（Kingdom）的界级分类单元高。旧称原界（）的界级分类单元高。旧称原界（Urkingdom）。）。三域：三域：古生菌域（古生菌域（Archae）旧称古细菌域（旧称古细菌域（Archaebacteria)，包括产甲烷细，包括产甲烷细菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌；菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌；细菌域（细菌域（Bacteria）旧称古细菌域（旧称古细菌域（Eubacteria），包括蓝细菌和各），包括蓝细

14、菌和各种除古细菌以外的其他原核生物；种除古细菌以外的其他原核生物；真核生物域真核生物域(Eukarya)包括原生生物、真菌、动物和植物。包括原生生物、真菌、动物和植物。第十六页，讲稿共四十四页哦细菌域细菌域（BacteriaBacteria）：旧）：旧称古细菌域称古细菌域（EubacteriaEubacteria），），包括蓝细菌和包括蓝细菌和各种除古细菌各种除古细菌以外的其他原以外的其他原核生物；核生物；真核生物域(Eukarya)：包括原生生物、真菌、动物和植物。（六）三域学说（Three Domains Theory）古生菌域（Archae）：旧称古细菌域（Archaebacteria)

15、，包括产甲烷细菌、极端嗜盐菌和嗜热嗜酸菌；第十七页，讲稿共四十四页哦生物进化的内共生学说（生物进化的内共生学说（Theory of Endosymbiosis）一切生物由一种共同祖先（一切生物由一种共同祖先（universal ancestor）进化而来他是一种小细胞，）进化而来他是一种小细胞，先分化出细菌和古细菌，后来在古细菌分支上的细胞，先后吞噬了朊细菌和先分化出细菌和古细菌，后来在古细菌分支上的细胞，先后吞噬了朊细菌和蓝细菌，并且发生了内共生（蓝细菌，并且发生了内共生（Endosymbiosis），从而完成了进化历史上），从而完成了进化历史上质的飞跃，进化成了与宿主难分难解的细胞器质的飞

16、跃，进化成了与宿主难分难解的细胞器线粒体和叶绿体，于是宿线粒体和叶绿体，于是宿主细胞先后进化成各类真核生物。主细胞先后进化成各类真核生物。第十八页，讲稿共四十四页哦真核生物起源的内共生学说 同一祖先细菌、古细菌古细菌吞噬其他原核生物发生内共生形成细胞线粒体、叶绿体然后进化为真核生物第十九页，讲稿共四十四页哦第二十页，讲稿共四十四页哦细菌、古细菌与真核生物特性比较第二十一页，讲稿共四十四页哦三、各大类微生物的分类系统纲要三、各大类微生物的分类系统纲要（一）（一）Bergey氏原核生物分类系统纲要氏原核生物分类系统纲要在伯杰氏手册种将原核生物按照在伯杰氏手册种将原核生物按照Woese的三的三域学分

17、为古生菌和细菌（旧称古细菌和真细域学分为古生菌和细菌（旧称古细菌和真细菌）。菌）。伯杰氏鉴定细菌学手册伯杰氏鉴定细菌学手册 Bergeys Manual of Determinative Bacterialogy 已经已经到到9版版（1923,1930,1934,1939,1948,1957,1994）伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册Bergeys Manual of Systematic Bacterialogy已出已出2版版1984年，年，2004年年。第二十二页，讲稿共四十四页哦鉴定手册鉴定手册(1974年，第八版年，第八版)的特点：的特点：没有从纲到种的分类系统，着重于属、种的

18、描述和比较。没有从纲到种的分类系统，着重于属、种的描述和比较。没有分类大纲，是根据形态、营养型等分成没有分类大纲，是根据形态、营养型等分成 19 个部分，把细个部分，把细菌、放线菌、粘细菌、螺旋体、枝原体和立克次氏体等菌、放线菌、粘细菌、螺旋体、枝原体和立克次氏体等 2000 多种微生物归于原核生物界细菌门。多种微生物归于原核生物界细菌门。分类方法除采用经典分类法外，增加了细胞化学、遗传学分类方法除采用经典分类法外，增加了细胞化学、遗传学和分子生物学等方面的新鉴定方法，对某些属、种应用了和分子生物学等方面的新鉴定方法，对某些属、种应用了数值分类法。数值分类法。第二十三页，讲稿共四十四页哦鉴定手

19、册鉴定手册(1994年，第九版年，第九版)的特点：的特点：根据表型特征把细菌分为四个类别根据表型特征把细菌分为四个类别 35 群群没有将系统分类和鉴定信息结合起来，仅仅没有将系统分类和鉴定信息结合起来，仅仅是为了鉴别已被描述和培养的细菌。是为了鉴别已被描述和培养的细菌。内容严格按照表型特征编排，实用的，有利内容严格按照表型特征编排，实用的，有利于细菌的鉴定。于细菌的鉴定。抽取了抽取了伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册四卷的表四卷的表型信息，并包括了尽可能多的新的分类单元型信息，并包括了尽可能多的新的分类单元收集了收集了1991 年年1月以前发表并得到承认的种月以前发表并得到承认的种的描叙

20、。的描叙。第二十四页，讲稿共四十四页哦伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册(Bergeys Manual of Systematic Bacteriology)1984 1989 年，年，“鉴定手册鉴定手册”的出版者出版的出版者出版。与与伯杰氏细菌学鉴定手册伯杰氏细菌学鉴定手册不同不同首先是各级分类单元中广泛采用细胞化学分析、数值分类方法和核酸技术，尤首先是各级分类单元中广泛采用细胞化学分析、数值分类方法和核酸技术，尤其是其是 16S rRNA 寡核苷酸序列分析技术，以阐明细菌的亲缘关系，并对第八版手册的分类寡核苷酸序列分析技术，以阐明细菌的亲缘关系，并对第八版手册的分类作了必要的调整。例

21、如将原核生物界分为四个门。作了必要的调整。例如将原核生物界分为四个门。第一版第一版第一卷第一卷(1984 年年)：革兰氏阴性细菌。：革兰氏阴性细菌。第二卷第二卷(1986 年年)：放线菌以外的革兰氏阳性细菌。：放线菌以外的革兰氏阳性细菌。第三卷第三卷(1989 年年)：古细菌和其他的革兰氏阴性细菌。：古细菌和其他的革兰氏阴性细菌。第四卷第四卷(1989 年年)：放线菌。：放线菌。第二版第二版将细菌域分为将细菌域分为16门，门，26组，组，27纲，纲，62目，目，163科，科，814属，收集了属，收集了4727个种。古菌域个种。古菌域分为分为2门，门，5组，组，8纲，纲，11目，目，17科，科，

22、63属，收集了属，收集了208个种。供收集进原核微生物个种。供收集进原核微生物 4935个种。个种。第一卷：第一卷：114组：古生菌、蓝细菌、光合细菌和最早分支的属组：古生菌、蓝细菌、光合细菌和最早分支的属 第二卷：第二卷：1519组：变形杆菌组：变形杆菌(属革兰氏阴性真细菌类属革兰氏阴性真细菌类)第三卷：第三卷：2022组：低组：低G+C含量的革兰氏阳性细菌含量的革兰氏阳性细菌第四卷：第四卷：23组：高组：高G+C含量的革兰氏阳性细菌含量的革兰氏阳性细菌(放线菌类放线菌类)第五卷：第五卷：2430组：浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和梭杆菌组：浮霉状菌、螺旋体、丝杆菌、拟杆菌和梭杆菌(属革兰

23、氏属革兰氏阴性细菌类阴性细菌类 第二十五页，讲稿共四十四页哦第二十六页，讲稿共四十四页哦（二）（二）Aisworth等的菌物分类系统纲要等的菌物分类系统纲要真菌界分类系统很多，各国采用不同的系统真菌界分类系统很多，各国采用不同的系统，比较混乱。近年来为较多人接受的是，比较混乱。近年来为较多人接受的是Ainsworth的纲要。的纲要。“菌物菌物”代替过去的代替过去的“真菌真菌”第二十七页，讲稿共四十四页哦Ainsworth系统每个版本都有变化，其系统每个版本都有变化，其1995的第八版为：的第八版为：第二十八页，讲稿共四十四页哦第四节第四节 微生物分类鉴定的方法微生物分类鉴定的方法一、经典分类鉴

24、定方法一、经典分类鉴定方法鉴定程序：获得纯培养物鉴定程序：获得纯培养物测鉴定指标测鉴定指标查权查权威菌种鉴定手册威菌种鉴定手册确定确定纯培养物的归属。纯培养物的归属。第二十九页，讲稿共四十四页哦第三十页，讲稿共四十四页哦第三十一页，讲稿共四十四页哦自动化鉴定技术自动化鉴定技术API数值鉴定系统Enterotube系统Biolog鉴定系统程序：培养菌悬液加入生化反应板培养自动扫描自动鉴定打印结果第三十二页，讲稿共四十四页哦API 50 CHB 鉴定芽孢杆菌 解淀粉芽孢杆菌解淀粉芽孢杆菌炭疽杆菌炭疽杆菌坚实芽孢杆菌坚实芽孢杆菌1坚实芽孢杆菌坚实芽孢杆菌2环状芽孢杆菌环状芽孢杆菌1环状芽孢杆菌环状芽

25、孢杆菌2凝固芽孢凝固芽孢杆菌杆菌坚固芽孢杆菌坚固芽孢杆菌缓慢芽孢杆菌缓慢芽孢杆菌巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌1巨大芽孢杆菌巨大芽孢杆菌2覃状芽孢杆菌覃状芽孢杆菌矮小芽孢杆菌矮小芽孢杆菌球形球形芽孢杆菌芽孢杆菌嗜热芽孢杆菌嗜热芽孢杆菌枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌短芽孢杆菌短芽孢杆菌侧孢芽孢杆菌侧孢芽孢杆菌蜂房芽孢杆菌蜂房芽孢杆菌浸麻芽孢杆菌浸麻芽孢杆菌多粘多粘芽孢杆菌芽孢杆菌粟褐芽孢菌粟褐芽孢菌地衣芽孢菌地衣芽孢菌阳性试验阳性试验阴性试验阴性试验第三十三页，讲稿共四十四页哦传统的细菌分类鉴定程序传统的细菌分类鉴定程序第三十四页，讲稿共四十四页哦二、微生物分类鉴定现代方法二、微生物分类鉴定现代方法（一）遗

26、传特征分类法（一）遗传特征分类法 1.（GC)mol%含量含量 微生物微生物DNA(G+C)mol 值的变化范围较广。值的变化范围较广。原核微生物：原核微生物：2080。真核微生物：真核微生物：3060，对某具体微生物而言，对某具体微生物而言，(G+C)mol%值恒定。值恒定。DNA(G+C)mol只能排除微生物间只能排除微生物间GC比差别较大的不属比差别较大的不属于同一种，不能肯定于同一种，不能肯定(G+C)mol相同的微生物同属一个种。相同的微生物同属一个种。只能做否定判断；只能做否定判断；（G+C）mol%值差别值差别5，属不同的种；，属不同的种；（G+C）mol%值差别值差别10，属不

27、同的属，属不同的属第三十五页，讲稿共四十四页哦第三十六页，讲稿共四十四页哦2、核酸分子杂交、核酸分子杂交（hybridization of nucleic acids）可作肯定判断：可作肯定判断：同种：同种：DNA-DNA杂交同源性杂交同源性 60%同亚种：同亚种：DNA-DNA杂交同源性杂交同源性 70%不同亚种：不同亚种：DNA-DNA杂交同源性杂交同源性 60 70%同属：同属：DNA-DNA杂交同源性杂交同源性 20 60%第三十七页，讲稿共四十四页哦3.rRNA序列分析序列分析16S或或18S rRNA研究进化和分类的优点：研究进化和分类的优点：普遍存在，有共存性普遍存在，有共存性生

28、理功能重要且稳定生理功能重要且稳定进化中的保守性高，进化中的保守性高，rDNA稳定。稳定。研究方法简便，重复性好。研究方法简便，重复性好。根据相似性系数根据相似性系数SAB的一般判断：的一般判断：SAB95%，判为，判为同种微生物微生物SAB为为8595%，判为，判为同属微生物微生物SAB85%，判为，判为不同属微生物微生物第三十八页，讲稿共四十四页哦（二）化学特征分类法（二）化学特征分类法 1.细胞壁的化学成分细胞壁的化学成分2.全细胞水解的糖成分全细胞水解的糖成分3.磷酸类磷脂磷酸类磷脂4.枝菌酸（枝菌酸（Mycolic acid）5.醌类醌类6.气相色普气相色普第三十九页，讲稿共四十四页

29、哦（三）数值分类法（三）数值分类法（numerical taxonomy）数值分类法数值分类法又称统计分类法（又称统计分类法（taxonomertic）是根据数值分析原理，借助计算）是根据数值分析原理，借助计算机将拟分类的微生物按其大量表型性状的相似程度进行统计、归类机将拟分类的微生物按其大量表型性状的相似程度进行统计、归类的方法。的方法。分类鉴定程序：分类鉴定程序：确定需分类鉴定的菌株和典型菌株（标准菌株）确定需分类鉴定的菌株和典型菌株（标准菌株）操作分类单位（操作分类单位（operational taxonomic unit）选择需测定的分类单元的性状选择需测定的分类单元的性状特征性状越多

30、越好和准确。特征性状越多越好和准确。特征性状至少特征性状至少50各以上。各以上。编码性状编码性状计算相似度计算相似度系统聚类；系统聚类；根据聚类结果鉴定菌株根据聚类结果鉴定菌株第四十页，讲稿共四十四页哦相关性系数相关性系数简单匹配相关性系数简单匹配相关性系数Sam（simple matching coefficient）Jaccard相关性系数相关性系数Sj(Jaccards coefficient)还有很多系数还有很多系数不同的相关性系数定义和意义不同，相同的数据采用不同不同的相关性系数定义和意义不同，相同的数据采用不同的系数，结果不尽相同。的系数，结果不尽相同。菌株编号菌株编号表征性状表征

31、性状abcd菌甲菌甲(OTU1)+-菌乙菌乙(OTU2)+-+-第四十一页，讲稿共四十四页哦A small similarity matrix that compares six strains of bacteria.The degree of similarity ranges from none(0.0)to complete similarity(1.0).The bacteria have been rearranged and joined to form clusters of similar strains.For example,strains 1 and 2 are the

32、 most similar.The cluster of 1 plus 2 is fairly similar to strain 3,but not at all to strain 4.A dendrogram showing the results of the analysis in part b.Strains 1 and 2 are members of a 90-phenon,and strains 13 form an 80-phenon.While strains 13 may be members of a single species,it is quite unlike

33、ly that strains 46 belong to the same species as 13.Clustering and Dendrograms in Numerical Taxonomy(a)(b)(c)第四十二页，讲稿共四十四页哦例子例子菌株编号菌株编号性性 状状 表表 征征IIIIIIIVV微生物微生物1（OTU1）+-微生物微生物2（OTU2）+-微生物微生物3（OTU3）+-+微生物微生物4（OTU4）+-+-微生物微生物5（OTU5）-+-+-OTU1OTU2OTU3OTU4OTU5OTU15/52/32/41/31/3OTU25/52/52/31/4OTU35/51/52/4OTU45/50/4OTU55/5OTU1OTU2OTU3OTU4OTU5OTU11.00.670.500.330.33OTU21.00.400.670.25OTU31.00.200.50OTU41.00.0OTU51.0原始数据得到Sj矩阵计算Jaccard系数建立Sj矩阵转换为树形图第四十三页，讲稿共四十四页哦感谢大家观看第四十四页，讲稿共四十四页哦