Identification of Deer Antler Species Using Sequence Analysis and PCR-RFLP of Mitochondrial DNA

It is estimated that over 80% of deer antlers produced in the world are consumed in Korea. However, mislabeling or fraudulent replacement of costly antlers with cheaper ones is one of the most common problems in the domestic antler market. Therefore, there is a great need for the development of technology to identify species of antlers. This study was carried out to develop an accurate and reliable method for the identification and authentication of species or subspecies of antlers using DNA sequence analysis and comparison of mitochondrial cytochrome band D-loop region genes among antlers of five deer species, Cervus elaphus sibericus, Cervus elaphus canadensis, Cervus nippon, Cervus elaphus bactrianus and Rangifer tarandus. A variable region of cytochrome band D-loop genes was amplified using PCR with specifically designed primers and sequenced directly. The cytochrome band D-loop region genes showed different DNA sequences between the species of antlers and thus it is possible to differentiate between species on the basis of sequence variation. To distinguish between reindeer (Rangifer tarandus) antlers and other deer antlers, PCR amplicons of the cytochrome b gene were digested with the restriction enzymes NlaIV and TaqI, respectively, which generates a species-specific DNA profile of the reindeer. In addition, samples of 32 sliced antlers labeled Cervus elaphus sibericus from commercial markets were collected randomly and the mt DNA D-loop region of these antler samples was sequenced. Among the antler samples investigated, only 62.5% were from Cervus elaphus sibericus, and others were from Cervus elaphus bactrianus (25.0%), elk (Cervus elaphus canadensis) and reindeer (Rangifer tarandus). Our results suggest that DNA sequencing of mt DNA and PCR-RFLP methods using NlaIV and TaqI enzymes are useful for the identification and discrimination of deer antler species by routine analysis.

사슴 미토콘드리아 DNA의 염기서열 및 PCR-RFLP분석에 의한 녹용의 종 감별

우리나라는 전 세계 녹용의 약 80% 이상을 소비하고 있는 양록 대국이나 최근 국내 녹용시장에서의 녹용 둔갑판매 및 불법유통 현상이 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 본 연구는 녹용의 종 감별 기술을 개발하고자 현재 국내에서 유통되고 있는 러시아산 원용, 북미산 대록, 국산화용, 중국산 깔깔이 및 알래스카산 순록 등 5종의 대표적인 녹용들을 대상으로 종간 염기서열 변이성이 매우 높은 유전자로 알려져 있는 mt DNA내 cytochrome b 및 D-loop 유전자 영역의 염기서열 분석 및 종간 변이성 비교분석을 수행하였다. 각 녹용시료에서 mt DNA를 분리하고 cytochrome b와 D-loop유전자의 특정 영역을 포함하는 primer를 설계 합성하고 PCR로 증폭한 후 DNA 증폭산물의 염기서열을 분석하여 종간 유전정보의 동일성 여부를 비교한 결과 녹용 종간에 명확한 차이를 보이는 염기서열 부위가 검출되었고 이러한 종간 염기배열 차이에 근거하여 녹용의 종 감별이 가능하였다. 또한, mt DNA cytochrome b유전자에서 종간 특이적 염기서열을 인지하는 두 종류의 제한효소(NlaIV 및 TaqI)을 이용한 PCR-RFLP 기법으로 녹용으로 인정되지 않는 순록의 종 특이적 RFLP 분자표지를 검출하였고 이를 이용하여 녹용과 순록간의 종 판별이 가능하였다. 한편, D-loop 유전자의 특정 영역 염기서열 분석기법을 이용하여 시중에서 러시아산 원용으로 유통되고 있는 녹용 절편 32개를 무작위표본 추출하여 녹용의 종 감별을 조사한 결과 러시아산 원용으로 인정되는 것은 62.5%에 불과하였고 나머지는 중국산 마록(25.0%)과 엘크 및 순록의 아종으로 추정되는 시료도 일부 검출되었다. 따라서 본 연구를 통해 사슴 녹용 mt DNA 유전자의 염기서열 유전정보 변이 차이를 이용한 염기서열 분석법과 특정 제한효소(NlaIV 및 TaqI)를 이용한 PCR-RFLP 기법은 녹용의 과학적인 종 감별과 이를 바탕으로 녹용 원산지의 추정도 가능할 것으로 기대된다.