Y-STR遺傳標記在大家系中的突變

彭珊，劉超，王瑛，李越，張楚楚，洪麗，歐雪玲，孫宏鈺

（1.中山大學中山醫學院法醫學系，廣東廣州 510080；2.廣東省法醫遺傳學重點實驗室，廣東廣州 510030；3.廣州市刑事科學技術研究所，廣東廣州 510030）

Y-STR遺傳標記在大家系中的突變

彭珊1，劉超2，3，王瑛1，李越2，3，張楚楚1，洪麗1，歐雪玲1，孫宏鈺1

（1.中山大學中山醫學院法醫學系，廣東廣州 510080；2.廣東省法醫遺傳學重點實驗室，廣東廣州 510030；3.廣州市刑事科學技術研究所，廣東廣州 510030）

目的調查大家系中Y-STR基因座在減數分裂等位基因傳遞過程中的突變現象。方法收集一個林姓父系家系的163個男性個體口腔拭子樣本，采用AGCU Y24熒光檢測試劑盒（AGCU Y24體系）進行22個Y-STR遺傳標記分型。AGCU Y24體系包含YfilerTM復合擴增試劑盒（Yfiler體系）的全部16個YSTR遺傳標記。比較該家系內男性個體兩兩之間的Y-STR分型差異。結果該林姓家系163個男性個體在Yfiler和AGCU Y24體系分別獲得20和30種單倍型，男性個體兩兩之間單倍型差異率分別為0.9105和0.9227，平均遺傳標記差異數目分別為6.5821個和9.8248個。男性個體兩兩之間的單倍型差異率隨著減數分裂次數增多而增加。結論Y-STR突變會使同一父系男性個體的Y-STR基因分型產生差異，隨著減數分裂次數增多差異增加。

法醫遺傳學；突變；遺傳標記；Y-STR；家系

Y-STR為男性所特有，以單倍型遺傳模式從父親傳遞給兒子，因此又被稱為“姓氏基因”。這一特點使得Y-STR在法醫學個體識別和親權鑒定中有特殊的應用價值，在人類學研究中也有重要的作用[1-2]。本研究對一大家系中男性樣本進行Y-STR分型，觀察Y-STR遺傳標記的突變現象。

1 材料與方法

1.1 樣本采集

林姓父系家系的163個男性個體（含137對父子對）的口腔拭子樣本采集自廣西壯族自治區岑溪市糯垌鎮曇海大隊林籍公第11～16世系的20個3～4代分支家系，其共同最近祖先[3]為林籍公第2世系。

1.2 常染色體STR分型

采用GoldeneyeTM20A試劑盒（北京基點認知技術有限公司）的常染色體STR分型進行親子關系確認。按試劑盒說明書進行PCR復合擴增，擴增產物通過3500XL遺傳分析儀（美國AB公司）進行分離，用GeneMapper ID-X進行基因分型。

1.3 Y-STR分型

采用AGCU Y24熒光檢測試劑盒（無錫中德美聯生物技術有限公司，簡稱AGCU Y24體系）進行22個Y-STR遺傳標記的分型。該體系包括AmpFLSTR? YfilerTM復合擴增試劑盒（美國AB公司，簡稱Yfiler體系）的全部16個Y-STR遺傳標記（DYS391、DYS389Ⅰ、DYS439、DYS389Ⅱ、DYS438、DYS456、DYS458、DYS437、DYS635、DYS448、Y_GATA_H4、DYS19、DYS392、DYS393、DYS390和DYS385a/b），并新增DYS449、DYS527a/b、DYS447、DYS522、DYS388和DYS444共6個標記，其中DYS527a/b和DYS385a/b為多拷貝基因座，分別視為一個遺傳標記。按照試劑盒說明書進行PCR復合擴增，擴增產物通過3500XL遺傳分析儀進行分離，用GeneMapper ID-X進行基因分型。

1.4 統計分析

分析該林姓家系的Y-STR單倍型差異，計算并比較Yfiler體系和AGCU Y24體系在163個男性個體兩兩之間的單倍型差異率（the rate referred to haplotype differences，RRHD）和平均遺傳標記差異數目（the average number of marker differences，ANMD）[4]。

2 結果

2.1 突變情況

經常染色體STR分型結果確認了137對父子關系，在CSF1PO、D8S1179、Penta D和TH01基因座共檢出4個常染色體STR突變事件，平均突變率為1.536 7×10-3。檢出15個Y-STR突變事件，其中DYS439、DYS449、DYS437、DYS392、DYS385a/b各發生1例，DYS389Ⅱ、DYS458和DYS444各2例，DYS527a/b 4例，平均突變率為4.9768×10-3。未檢見常染色體STR與Y-STR同時突變的父子對。

2.2 各分支家系單倍型差異情況

該林姓家系163個男性個體在AGCU Y24體系中共檢出30種Y-STR單倍型，在Yfiler體系中共檢出20種Y-STR單倍型。以各分支家系中占多數的單倍型作為其代表單倍型（表1），結果顯示，第2、4、5和13家系的單倍型相同，第8和18家系的單倍型相同，第9、10、20家系的單倍型相同。全部個體的DYS391基因座分型全相同，其余基因座檢出連續的等位基因，例如DYS439在163個男性個體中分型為等位基因12或13，DYS389Ⅱ分型為等位基因28、29 或30。

表1 20個分支家系的單倍型比較

2.3 兩個Y-STR分型體系的單倍型差異比較

163名男性個體兩兩之間減數分裂次數為1～28次，各減數分裂次數的樣本對數目為24～2080個，共計13203個樣本對。

由表2可見，Yfiler體系在各減數分裂次數樣本對間的RRHD為0.058 4～1.000 0，平均RRHD為0.910 5；AGCU Y24體系RRHD為0.109 5～1.000 0，平均RRHD 0.9227。Yfiler體系在各減數分裂次數樣本對間的ANMD為0.0584～9.8333個，總體ANMD為6.5821個，最大差異為13個；AGCU Y24體系在各減數分裂次數樣本對間的ANMD為0.1095～14.8333個，總體ANMD為9.8248個，最大差異為19個。兩個檢測體系在不同減數分裂次數中的RRHD差異具有統計學意義（t=3.4380，P〈0.05）。

表2 兩個Y-STR分型體系的單倍型差異比較

3 討論

3.1 Y-STR遺傳標記的突變

本研究大家系的137對父子分別檢出15個YSTR突變事件和4個常染色體STR突變事件，均為一步突變。20個分支家系中的差異Y-STR多表現為連續等位基因，顯示符合逐步突變模式[5]。實際應用中，Y-STR的突變會對父系親緣關系鑒定造成干擾，當出現1～3個差異遺傳標記時，應當結合常染色體STR分型結果進行分析，不應輕易下排除同一父系的結論。

3.2 不同減數分裂次數的Y-STR單倍型差異

本研究比較了包含16個Y-STR遺傳標記的Yfiler體系和包含22個Y-STR遺傳標記的AGCU Y24體系在該林姓家系163個男性個體的分型，兩個體系分別獲得20和30種單倍型，平均RRHD分別為0.910 5和0.922 7，平均ANMD分別為6.582 1和9.8248個，均提示AGCU Y24體系較Yfiler體系具有更高的多態性和識別力。家系內男性個體兩兩之間的RRHD隨著減數分裂次數增多而增大。

一次減數分裂的樣本對（即父子間）采用兩個體系分型的RRHD分別為0.0584和0.1095；二次減數分裂的樣本對（兄弟或祖孫間）RRHD分別為0.1033和0.2065；三次減數分裂的樣本對（叔侄或曾祖孫間）RRHD分別為0.1608和0.2563，四代減數分裂的樣本對（第一代堂兄弟等）RRHD為0.1987和0.3046。在8～10次減數分裂后，兩個體系在樣本對間均獲得100%的差異率。因此，Y-STR突變為區分同一父系男性個體提供了可能性[6-7]，AGCU Y24體系較Yfiler體系具有更高的同一父系男性個體識別能力。

本研究結果也提示在實際工作中，可以先選用Yfiler體系進行家系排查，縮小檢測范圍，再用AGCU Y24等體系對家系內的男性個體進行進一步鑒別。

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Mutations in a Large Pedigree with Y-STR Genetic Markers

PENG Shan1,LIU Chao2,3,WANG Ying1,LI Yue2,3,ZHANG Chu-chu1,HONG Li1,OU Xue-ling1,SUN Hong-yu1
（1.Department of Forensic Medicine,Zhongshan School of Medicine,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510080,China;2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Forensic Genetics,Guangzhou 510030,China; 3.Guangzhou Institute of Criminal Science and Technology,Guangzhou 510030,China）

Objective To explore the mutation of Y-STR loci in meiotic allelic transmission in a large pedigree.Methods The oral swabs of 163 male individuals were collected from a Lin pedigree.Twentytwo Y-STR genetic markers were typed with AGCU Y24 fluorescent detection kit（AGCU Y24 system）,which also contained 16 Y-STR markers included in YfilerTMmultiple amplification kit（Yfiler system）.The genotyping results of Y-STR loci were compared between each two males in the pedigree. Results There were 20 and 30 kinds of haplotypes obtained with Yfiler and AGCU Y24 systems in 163 male individuals from the Lin pedigree,respectively.The rates referred to haplotype differences（RRHD）of these two typing systems between male pairs were 0.910 5 and 0.922 7,respectively.The average number of marker differences were 6.5821 and 9.8248,respectively.The RRHD increased along with the incidents of meiosis.Conclusion Y-STR mutation leads to different Y-STR haplotypes among the male members in a paternal pedigree and the rate of difference increases along with the incidents of meiosis. Key words：forensic genetics;mutation;genetic markers;Y-STR;pedigree

DF795.2

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2015.02.008

1004-5619（2015）02-0109-03

2015-02-11）

（本文編輯：李成濤）

國家自然科學基金面上項目（81273347）；廣東省科技計劃項目（2013B021500010）

彭珊（1989—），女，湖南婁底人，碩士研究生，主要從事法醫物證學研究；E-mail：pengshan2007＠163.com

孫宏鈺，女，博士，教授，主要從事法醫物證學研究；E-mail：sunhongyu2002＠163.com