靶向β-半乳糖苷酶基因的广谱简并引物开发及其在乳糖降解菌群落鉴定中的应用

本研究针对环境样本中乳糖降解菌多样性鉴定难题，开发了靶向β-galactosidase基因（GH2家族）的简并PCR引物。通过优化全长序列和系统发育分析，成功设计出高特异性通用引物，并在人/鼠/土壤样本中验证其检测能力（最高检出6门13属），为高变异基因家族的引物设计提供了新策略。

　　

β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, EC 3.2.1.23）作为乳糖降解过程中的关键酶，广泛存在于多种细菌中。本研究以该基因为分子标记，旨在开发具有高特异性和广谱识别能力的简并引物，用于环境样本中乳糖降解菌的鉴定。研究人员从NCBI和CAZY数据库中筛选出属于糖苷水解酶家族2（Glycoside Hydrolase family 2, GH2）的高质量β-半乳糖苷酶基因序列，通过多序列比对和系统发育分析，对全长序列进行系统性筛选优化，最终成功设计出一对可检测环境样本中β-半乳糖苷酶基因的引物。

新开发的引物在四类DNA样本中得到验证，揭示了乳糖降解菌群落的多样性：人类粪便（2门5属）、大鼠粪便（3门3属）、小鼠粪便（2门6属）以及土壤样本（6门13属）。通过基于全长靶基因优化代表性菌株序列，本研究不仅成功开发了新型简并引物，为解决高变异基因家族引物设计难题提供了参考策略，还同步研制了靶向β-半乳糖苷酶基因的分子探针。据研究者所知，这是首篇针对环境样本中乳糖降解微生物群落检测的β-半乳糖苷酶通用引物的研究报告。