北方漢族21個常染色體STR基因座和1個Y染色體STR基因座的群體遺傳學調查

穆豪放，張 盾，殷才湧，王麗娜，張 博，王志爭，王 建，陳 峰

（1.北京華大方瑞司法物證鑒定中心，北京101300；2.南京醫科大學 法醫系，江蘇 南京210029）

鑒定實踐
Forensic Practice

北方漢族21個常染色體STR基因座和1個Y染色體STR基因座的群體遺傳學調查

穆豪放1，張 盾1，殷才湧2，王麗娜1，張 博1，王志爭1，王 建1，陳 峰2

（1.北京華大方瑞司法物證鑒定中心，北京101300；2.南京醫科大學 法醫系，江蘇 南京210029）

目的 分析中國北方漢族人群21個常染色體STR基因座和1個Y染色體STR基因座的遺傳多態性，為個體識別和親權鑒定提供遺傳學數據。方法 用GlobalFilerR○PCR Amplification Kit熒光標記試劑盒對1 081例中國北方漢族無關個體的DNA進行PCR擴增，3500XL遺傳分析儀電泳分析，用GeneMapperR○ID-X軟件分析等位基因片段大小，用Modified-Powerstates.xls分析軟件進行等位基因頻率和法醫學常用參數統計分析。結果 在中國北方漢族人群中，21個常染色體STR基因座的遺傳多態性高，雜合度（H）分布在0.604～0.939之間，隨機匹配率（MP）分布在0.007～0.206之間，個體識別力（PD）在0.794～0.993之間，非父排除率（PE）在0.296～0.875之間，典型父權指數（TPI）在1.26～8.19之間，多態性息含量（PIC）在0.55～0.94之間；DYS391基因座共檢出6個等位基因，GD值為0.4158。結論 中國北方漢族人群21個常染色體STR基因座具有較高多態性，可以用于法醫學親權鑒定和個體識別，也可以用于人類學和遺傳學研究。1個Y染色體STR基因座和1個Y-InDel遺傳標記可以輔助判斷被鑒定人性別。

法醫遺傳學；STR；等位基因頻率；漢族人群

短串聯重復序列（short tandem repeats，STR）在法醫學中的應用已經十分廣泛，是法醫學個體識別和親權鑒定常用的工具之一。美國Life Technologies公司在2012年底推出了GlobalFilerR○PCR Amplification Kit熒光標記試劑盒，包含了非CODIS系統STR基因座的D1S1656、D2S441、D10S1248、D22S1045、SE33等基因座，這些基因座在北方漢族人群中統計數據較少[1-3]，缺少部分稀有等位基因的基因頻率。本研究采用該試劑盒對1 081例北方漢族無關個體的21個常染色體STR基因座和1個Y染色體STR基因座的遺傳多態性進行了分析并評估了該試劑盒在個體識別及親權鑒定案件中的應用。

1 材料與方法

1.1 樣本

收集1 081例北方漢族無關個體的樣本（男性789例，女性292例），均來自日常檢案積累。

1.2 試劑

STR擴增試劑盒采用GlobalFilerR○PCR Amplification Kit熒光標記試劑盒（美國Life Tech公司），包括21個常染色STR基因座（CSF1PO、D1S1656、D2S441、D2S1338、D3S1358、D5S818、D7S820、D8S1179、D10S 1248、D12S391、D13S317、D16S539、D18S51、D19S433、D21S11、D22S1045、FGA、SE33、TH01、TPOX、vWA），1個Y染色體STR基因座（DYS391），1個Y染色體InDel二等位基因座和1個Amel性別基因座。

1.3 DNA提取

按照文獻[4]，Chelex-100法提取基因組DNA。

1.4 PCR擴增

在9700型PCR擴增儀（美國Life Tech公司）上進行多重PCR擴增，PCR擴增體系為25μL。25μL擴增體系包含：Master Mix 7.5μL，Primer Set 2.5μL，DNA模板2.5μL以及去離子水12.5μL。熱循環參數為：95℃1min；94℃10 s，59℃90 s，29個循環；60℃10min，4℃保存。

1.5 擴增片段的電泳分離與檢測

取1μL PCR產物與0.3μLGeneScan 600 LIZ和9.0μL去離子甲酰胺混合，采用3500XL型遺傳分析儀（美國Life Tech公司）進行毛細電泳檢測，電泳結果數據使用GeneMapperR○ID-X軟件進行基因型分析。

1.6 統計分析

對1 081例北方漢族無關個體的21個常染色STR基因座的分型數據采用Modified-Powerstates.xls軟件進行統計分析，分別計算21個常染色STR基因座的等位基因頻率、雜合度（H）、隨機匹配率（PM）、個體識別率（DP）、非父排除率（PE）、典型父權指數（TPI）、多態信息含量（PIC），并進行 Handy-Weinberg平衡分析。

根據統計學分析，對Y染色體STR基因座（DYS391）等位基因頻率采用直接計數法，基因多樣性GD值按公式GD=（n/n-1）[1-∑（pi）2]（pi為各等位基因頻率）計算[5]。

2 結果

2.1 北方漢族人群21個STR基因座的等位基因頻率

北方地區漢族人群1 081例無關個體21個STR基因座的等位基因頻率分布見表1，各STR基因座的基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡（P>0.05），21個STR基因座分別檢出8~44個等位基因，基因頻率在0.001~0.537。

2.2 北方漢族人群21個STR基因座的群體遺傳學參數

北方漢族人群21個STR基因座的群體遺傳學參數（見表2），雜合度（H）分布在0.604～0.939之間，隨機匹配率（PM）分布在0.007～0.206之間，個體識別力（DP）在0.794～0.993之間，非父排除率（PE）在0.296～0.875之間，典型父權指數（TPI）在1.26～8.19之間，多態性息含量（PIC）在0.55～0.94之間；SE33基因座各項指標（除PM值外，PM值為最低）均為最高。21個STR基因座的CDP為 0.999999999 999999999，CPE為0.9999999977。

2.3 北方漢族人群DYS391基因座的等位基因頻率與GD值

北方漢族人群DYS391基因座共檢出6個等位基因，等位基因頻率分布在 0.001~0.734，DYS391基因座的GD值為0.4158。

2.4 實際案例

有1例二聯體親權鑒定案例采用了Goldeneye 20A試劑盒（基點認知技術有限公司）進行鑒定時，發現父親和兒子的Amel性別基因座均為X，我中心工作人員核對兩人證件和男性性征，均顯示為男性。換用GlobalFilerR○PCR Amplification Kit熒光標記試劑盒進行檢測，兩人Amel性別基因座仍為X，但DYS391基因座和Y-InDel基因座均擴增出峰型，推斷兩人的Y染色體上Amel性別基因座存在稀有缺失。

表1 北方漢族21個常染色體STR基因座的等位基因頻率分布 （n=1081）

表2 北方漢族21個常染色體STR基因座的群體遺傳學參數 （n=1081）

3 討論

STR是一類廣泛存在于人類基因組中具有高度多態性的DNA序列，具有穩定遺傳、突變率低、分型方法簡便、準確判斷分型等特點，廣泛應用于法醫學個體識別和親權鑒定。為了保證法醫STR分型標記在各國司法體系中的有效性，各實驗室使用了通用的標準遺傳標記。目前市場上大部分STR擴增試劑盒涵蓋了美國聯邦調查局（FBI）推薦的13個CODISSTR基因座，但隨著復核擴增系統的完善和相互交換數據的需求，增加更多的STR核心基因座成為必然的需求。

為了與國際上的數據能有更多的兼容性，歐洲的標準STR基因座ESS被考慮與原來的13個核心基因座進行整合，從而使核心基因座數由原來的13個變成18個或更多。D3S1358、vWA、D16S539、CSF1PO、TPOX、D8S1179、D21S11、D18S51、D2S441、D19S433、TH01、FGA、D22S1045、D5S818、D13S317、D7S820、SE33、D10S1248、D1S1656、D12S391、D2S1338、pentaD、pentaE是目前正在考慮中的候選基因座[6]。

GlobalFilerR○PCR Amplification Kit熒光標記試劑盒包含了上面的21個候選基因座，統計結果顯示，在這21個STR基因座中，SE33的PM（0.007）最低，H（0.939）、DP（0.993）、PE（0.875）、TPI（8.19）、PIC（0.94）均為最高，在21個基因座中SE33的多態性最好。與廣東地區人群的統計數據相比[7]，北方漢族人群中SE33基因座的雜合度和個體識別率更高。21個STR基因座的CPD為0.9999999999 99999999，CPE為0.9999999977，可見該21個STR基因座在北方地區漢族人群具有良好的遺傳多態性，在親子鑒定和個體識別中具有較高的應用價值。

Amelogenin是編碼牙釉質蛋白的基因，位于X（p22.1-22.3）和Y（Yp11.2）的同源染色體中，為單拷貝，在法醫鑒定中常用于性別鑒定[8]。Y染色體Amelogenin的稀有缺失可導致無法得到Y染色體擴增產物。在這種情況下，男性樣本可錯誤認為是女性。澳大利亞DNA數據庫中3萬名男性的研究顯示有6名男性無Y染色體Amelogenin擴增產物[9]，這種情況在國內也有過報道[10]。法庭科學應用Amelogenin基因判斷性別時應謹慎，如發現 Amelogenin對性別的判定結果與其它證據不符時，應考慮是否有Y等位基因丟失的可能，需結合其他方法（如增加Y－STR基因座）加以核實。

在本研究中發現了1例男性Y染色體Amelogenin的稀有缺失的鑒定案件，如使用一般的法醫擴增試劑盒則需加做額外的Y染色體試劑盒從而判斷被鑒定人的性別。而GlobalFiler試劑盒包含了1個Y染色體STR基因座（DYS391）和1個Y染色體InDel二等位基因座，可以輔助判斷被鑒定人性別。

[1]郭劍章，路志勇，俞麗娟，等.北京漢族21個STR基因座的群體遺傳學調查與法醫應用評價[J].刑事技術，2010，（6）：13-16.

[2]張慶霞，楊劍，劉雅誠，等.北京地區漢族人群16個非CODIS STR基因座的遺傳多態性[J].法醫學雜志，2013，29（3）：206-208.

[3]任賀，荊玉婷，劉雅誠，等.北京地區漢族人群SE33基因座遺傳多態性[J].中國法醫學雜志，2006，12（5）：300.

[4]Walsh PS，MetzgerDA，Higuchi R.Chelex 100 as a medium for simple extraction of DNA for PCR-based typing from forensicmaterial[J].Biotechniques，1991，10（4）：506-513.

[5]Bosch E，Calcfell F，Perez-lezaum A，etal.Y chromosome STR haplotypes in four populations from northwest Africa[J]. Int JLegalMed，2000，（114）：36-40.

[6]John M Butler.法醫DNA分型專論：方法學[M].侯一平，李成濤.譯.北京：科學出版社，2013：88-90.

[7]孫宏鈺，臺運春，曾艷紅，等.廣東漢族人群復雜短串聯重復SE33（ACTBP2）位點的多態性[J].中山大學學報，2004，（1）：55-58.

[8]Sullivan KM，MannucciA，KimptonCP，et al.A rapid and quantitative DNA sex test：fluorescence-based PCR analysis ofXY homologousgeneamelogenin［J］.Biotechniques，1993，15（4）：636－638.

[9]Steinlechner，M.Rare failures in the amelogenin sex test[J]. International Journalof LegalMedicine，2002，116（2）：117-120.

[10]王偉妮，楊雅冉，任賀，等.男性Y染色體amelogenin、DYS456及DYS458缺失1例分析[J].中國計劃生育雜志，2012，20（6）：424-425.

（本文編輯：李成濤）

Population Genetics Study of Twenty-one Autosomal STR Loci and One Y chromosomal STR Locus in Chinese Northern Han Population

MU Hao-fang1,ZHANG Dun1,YIN Cai-yong2,WANG Li-na1,ZHANG Bo1,WANG Zhi-zheng1, WANG Jian1,CHEN Feng2
(1.Center of Forensic Sciences,Beijing Genomics Institute,Beijing 101300,China;2.Departmentof Forensic Medicine, Nanjing Medical University,Nanjing 210029,China)

Objective To analyze the genetic polymorphism of twenty-one autosomal STR loci and one Y chromosomal STR locus in Chinese Northern Han population and to provide genetic data for the forensic application of individual and paternity identification.M ethod The blood samples of 1081 unrelated individuals from Chinese Northern Han population were collected. GlobalFilerR○PCR Amplification Kitwith fluorescent labeling was used for PCR amplification.3500XL Genetic Analyzer was used to perform electrophoresis analysis.GeneMapperR○ID-X software was used to analyze the allele sizes,and Modified-Powerstates spreadsheetwas used to count allele frequencies and other forensic parameters.Results The twenty-one autosomal STR lociwere highly polymorphic in Chinese Northern Han population.Heterozygosity (H)ranged from 0.604 to 0.939.Match Probability(MP)varied from 0.007 to 0.206.Power of Discrimination(PD)ranged from 0.794 to 0.993.Probability of Exclusion (PE)ranged from 0.296 to 0.875.Typical Paternity Index (TPI)ranged from 1.26 to 8.19.Polymorphism Information Content (PIC)was from 0.55 to 0.94.Six alleleswere detected in DYS391 locus and Genetic Diversity (GD)was 0.4158.Conclusion The twenty-one autosomal STR loci have relatively high polymorphism in Chinese Northern Han population,which could be used for population genetics and forensic studies.One Y chromosomal STR and one Y-InDel geneticmarker could be employed for gender determination.

forensic genetics;STR;allele frequency;Han population

DF795.4

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2015.02.012

1671-2072-（2015）02-0067-05

2014-11-11

穆豪放（1981—），男，主檢法醫師，主要從事法醫物證學研究。Email：muhf@genomics.org.cn。

陳峰（1982—），男，博士，教授，主要從事法醫物證學教學及科研工作。Email：fchen@njmu.edu.cn。