乳制品反刍动物属/种特异性短插入缺失标记的鉴定与验证研究

《BMC Veterinary Research》：Identification and Validation of Genus/Species-Specific Short InDels in Dairy Ruminants

编辑推荐：为解决反刍动物物种鉴别难题，意大利研究团队通过生物信息学分析鉴定了CSN1S1、CSN1S2、MSTN和PRLR基因中的特异性短InDels，开发出可同时区分牛(Bos taurus)、水牛(Bubalus bubalis)、山羊(Capra hircus)和绵羊(Ovis aries)的TetraS-PCR技术，为乳制品溯源和遗传多样性研究提供了高效可靠的分子标记。

　　

在畜牧业和食品安全领域，准确鉴别反刍动物物种一直是个重要课题。随着乳制品市场全球化，掺假和错误标签问题日益严重，不仅影响消费者权益，还可能引发过敏风险。传统形态学鉴别方法在加工产品中难以应用，而现有分子标记如SNPs（单核苷酸多态性）在近缘物种间区分度有限。更棘手的是，目前缺乏能同时区分主要乳用反刍动物的高效分子检测体系。

意大利那不勒斯费德里科二世大学和都灵大学的研究团队在《BMC Veterinary Research》发表的研究，通过创新性地挖掘基因组中的短插入缺失（InDels）变异，建立了四重特异性PCR检测体系。这项研究不仅解决了物种鉴定的技术瓶颈，还揭示了这些分子标记在反刍动物进化研究中的独特价值。

研究人员采用生物信息学比对Artiodactyla（偶蹄目）和Perissodactyla（奇蹄目）物种的基因组序列，针对与乳肉性状相关的保守基因筛选候选位点。通过分析400个个体（每个物种100个）的DNA样本，采用等位基因特异性PCR（AS-PCR）和Sanger测序验证，最终开发出可同步检测四个物种的TetraS-PCR体系，检测限达0.25 ng/μL。

在CSN1S1基因启动子区，研究发现山羊特有的28 bp插入（g.1989-2016insTGTACAATGCCATTAATATATTGTACAA），而牛和水牛则存在20 bp缺失（g.9508-9509delTGTACAATGCCATTAATATA）。绵羊CSN1S2基因内含子1的14 bp缺失（g.643-644delAGAAATCAAATCTT）被证实为Ovis属特异性标记。特别值得注意的是，在MSTN基因内含子1发现的16 bp缺失（g.1207-1208delGAGTAGGTTATGGCTT）首次提供了区分牛属（Bos taurus）与近缘物种的分子证据。PRLR基因3'-UTR区的7 bp缺失（CACTACC）则被确认为水牛属特异性标记。

研究建立的TetraS-PCR体系能同时扩增四个物种的特异性片段：山羊CSN1S1（183 bp）、绵羊CSN1S2（162 bp）、牛MSTN（211 bp）和水牛PRLR（144 bp）。该方法克服了传统检测需多次反应的局限，在乳制品掺假鉴定、肉类溯源和法医检测中展现出显著优势。特别是对"水牛奶马苏里拉"PDO认证产品和羊奶制品中掺入牛奶的检测具有重要应用价值。

从进化角度看，这些InDels标记为研究反刍动物基因组分化提供了新线索。CSN1S1启动子区的变异与逆转座子Bov-tA元件的分布相关，暗示转座子在乳蛋白基因调控进化中的作用。MSTN基因的种属特异性缺失为研究牛属物种肌肉发育分化提供了分子靶点。相比SNPs，这些InDels在近缘物种间表现出更高区分度，证实了其在系统发育研究中的独特价值。

该研究的创新性在于：首次系统鉴定了主要乳用反刍动物的属/种特异性InDels；开发出首个可同时区分四种反刍动物的分子检测体系；为水牛和牛属的分子鉴定提供了可靠方案。这些成果不仅为食品安全监管提供了技术支撑，也为反刍动物遗传资源保护和育种研究奠定了重要基础。未来研究可进一步拓展这些标记在群体遗传学和功能基因组学中的应用。