河南新鄉地區漢族人群27個Y-STR基因座遺傳多態性檢測

孟 娟，王曉丹，黃艷梅，焦會永，郭利偉，張 倩，李 茜

1)新鄉醫學院法醫學院法醫物證學教研室 河南新鄉 453003 2)新鄉市公安局刑事科學技術研究所 河南新鄉 453003 3) 新鄉醫學院法醫學院新鄉市法庭科學重點實驗室 河南新鄉 453003

短串聯重復序列(short tandem repeat，STR)遺傳標記具有分型簡單、突變率低、易于擴增、易于復合擴增和自動化檢測程度高等諸多優點，是法醫DNA 鑒定領域重要的遺傳標記。與常染色體的遺傳方式不同，男性特有的Y 染色體呈父系遺傳，這一特點使得Y-STR 分型技術相對于常染色體STR無論在法醫學上還是在遺傳學上都具有特殊的優勢，被廣泛應用于人類進化、群體遺傳結構分析、親子鑒定、性犯罪等領域[1-3]。目前許多學者致力于基因座的群體遺傳學研究[4-6]，一方面尋找適合不同民族、不同群體個人識別和親權鑒定的基因座，另一方面為不同地區、不同民族的Y-STR數據庫的完善提供基礎資料。本研究采用AGCU Data Y30六色熒光復合擴增試劑盒調查了Y染色體上27個STR基因座(包含3個雙拷貝基因座，相當于30個位點)在263名河南新鄉地區漢族無關男性個體中的遺傳多態性，從而為該地區人群群體遺傳學和法醫DNA鑒定的研究實踐提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1樣本來源及處理知情同意情況下，采集263名河南新鄉地區漢族無關男性個體血樣本(確定3代以內均在河南新鄉地區生活)，用常規有機酚/氯仿方法提取基因組DNA鑒定，定量在0.1～2.0 mg/L。

1.2熒光復合PCR擴增及產物檢測采用AGCU Data Y30六色(FAM、HEX、TAMRA、ROX、SIZ、VIG)熒光復合擴增試劑盒(無錫中德美聯生物技術有限公司)。PCR擴增體系10 μL，其中反應混合物4.0 μL，Data Y30 primer set 2.0 μL，熱啟動Taq酶、基因組DNA模板2.0 μL，補水至10 μL；以9948作為陽性對照。熱循環參數：95 ℃ 2 min；94 ℃ 30 s，59 ℃ 2 min，72 ℃ 1 min，共28個循環；60 ℃ 60 min，4 ℃保存。取1 μL擴增產物與0.5 μL AGCU Marker SIZ-500和10 μL去離子甲酰胺混合，95 ℃變性3 min，冰浴后置ABI 3500遺傳分析儀上進行全自動毛細管電泳，用GeneMapper?ID X軟件分析結果并分型。調查的27個Y-STR基因座包括DYS392、DYS447、DYS438、DYS522、DYS391、DYS456、DYS19、DYS388、DYS448、DYS481、DYS437、DYS390、DYS520、DYS557、DYS549、DYS643、DYS444、DYS635、DYS439、DYS393、DYS458、DYS533、DYS460、Y_GATA_H4等24個單拷貝基因座，以及3個雙拷貝基因座DYS389Ⅰ/Ⅱ、DYS527a/b 與DYS385a/b，實際相當于30個位點。

1.3統計學處理用直接計數法統計數據，計算等位基因頻率，基因多樣性(gene diversity, GD)、單體型多樣性(haplotype diversity, HD)、個體識別力(discrimination power, DP)和單體型辨別能力(discrimination capacity, DC)等群體遺傳學參數，計算公式參考文獻[7]。Y-STR遺傳標記基因多樣性(GD)與非父排除率(probability of paternity exclusion, PE)相同。

2 結果

2.1 27個Y-STR基因座等位基因頻率分布及GD

在263名河南新鄉地區漢族無關男性個體中，共發現167個等位基因(表1)，所有等位基因變異范圍在6～32。雙拷貝基因座DYS527a/b 與DYS385a/b核心序列分別重復18～28次和9～25次，各自組成的單體型分別觀察到36、57種，GD值分別為0.817 3和0.882 7(表2、3)。剩余的Y-STR基因座除DYS391基因座外，其余GD值均大于0.5，其中基因座DYS392、DYS389Ⅱ、DYS447、DYS522、DYS19、DYS448、DYS481、DYS460、DYS458、DYS635、DYS444、DYS643、DYS557的GD值大于0.7。27個Y-STR基因座在河南新鄉地區漢族群體中的法醫學應用參數見表4。

2.2 27個Y-STR基因座單體型多樣性共檢測到261種單體型，其中259種(98.47%)單體型僅出現1次，單體型頻率為0.003 8；2種(0.76%)單體型出現2 次，單體型頻率均為0.007 6。27個Y-STR基因座的 DP值為0.996 1，HD值為 0.999 9，DC值為0.992 4。

3 討論

目前已經精確定位到Y染色體上的遺傳標記有700多個[2]。Y-STR基因座在親代與子代的傳遞過程中不發生重組，結合各地地理、風俗、宗教等因素導致的很多群體彼此隔離并聚集在相對穩定的區域里這一客觀因素，Y-STR基因座群體間的差異會在遺傳過程中累積[8]。對不同群體的遺傳學研究[9-10]結果表明，不同民族、種族、地域的人群Y 染色體遺傳多態性具有十分明顯的差異。目前Y-STR家系排查法在刑事偵查中得到越來越廣泛的應用[10-12]，建立不同地區的Y-STR數據顯得尤為重要。

目前商業化Y-STR試劑盒有多種，如PowerPlex?Y23[9]和Yfiler?Plus kit[10]等，但由于存在地區差異，仍需要尋找適合不同地區的多態性較高的Y-STR基因座應用于法醫學實踐中。我們選擇河南新鄉地區漢族群體，采用AGCU Data Y30六色熒光復合擴增試劑盒(包含27個Y-STR 基因座，實際相當于30個位點)進行擴增，該試劑盒不包含快速突變Y-STR基因座[11], 遺傳穩定性較高， 同時兼容了PowerPlex?Y23[9]中DYS19、DYS385 a/b等19個基因座。 調查的27個Y-STR基因座在河南新鄉地區漢族群體中等位基因范圍與其他研究者[13-14]報道的一致，未發現新的等位基因；DYS391基因座 HD和DP值均小于0.5，與其他地區河南漢族人群的報道[13-14]一致；另外，單拷貝基因座DYS392、DYS389Ⅱ、DYS447、DYS522、DYS19、DYS448、DYS481、DYS460、DYS458、DYS635、DYS444、DYS643、DYS557等13個單拷貝基因座的GD大于0.7，DYS527 a/b和DYS385 a/b兩個雙拷貝基因座的GD值大于0.8，多態性較高，與其他作者[13-14]報道的一致。雙拷貝基因座DYS385 a/b、DYS389 Ⅰ/Ⅱ與DYS527a/b位于Y染色體回文結構區，有研究者[15-17]觀察到異常分型，但本研究在河南新鄉地區漢族群體中未發現異常分型，進一步說明這3個雙拷貝基因座在河南漢族群體中遺傳相對穩定。

Y-STR 在不同群體中的遺傳多態性有著顯著的差異，應用Y染色體對我國不同民族、不同地區的遺傳多態性進行研究，通過增加Y-STR基因座的數目、選擇多態性較高的基因座，可進一步顯示出各群體特有的遺傳特征。

表1 27個Y-STR基因座等位基因頻率在河南新鄉地區漢族群體中的分布(n=263)

DYS549DYS19DYS448DYS522DYS533DYS635Y_GATA_H4AFAFAFAFAFAFAF110.041 8 130.072 2 160.003 8 90.007 6 90.003 8 190.095 1 80.003 8 120.589 4 140.270 0 170.015 2 100.152 1 100.079 8 200.231 9 100.068 4 130.308 0 150.349 8 180.140 7 110.327 0 110.513 3 210.376 4 110.300 4 140.045 6 160.228 1 190.368 8 120.372 6 120.338 4 220.197 7 120.490 5 150.015 2 170.076 0 200.353 6 130.121 7 130.057 0 230.072 2 130.117 9 180.003 8 210.117 9 140.019 0 140.007 6 240.026 6 140.019 0

續表1

A:等位基因位點；F:頻率;*：拆分的雙拷貝基因座

表2 DYS527a/b基因座在河南新鄉地區漢族群體中的單體型頻率(n=263)

GD=0.817 3

表3 DYS385a/b基因座在河南新鄉地區漢族群體中的單體型頻率(n=263)

GD=0.882 7

表4 27個Y-STR基因座在河南新鄉地區漢族群體中的法醫學應用參數 (n=263)

*：拆分的雙拷貝基因座

本研究中，27個Y-STR基因座(相當于30個位點)在河南新鄉地區漢族群體中的HD 值和DP值分別為0.999 9和0.996 1，因此可以認為該27個Y-STR基因座具有很高的應用價值，研究結果為中國漢族群體Y-STR數據庫的建立提供了基礎資料，可應用于法醫學實踐和人類遺傳學研究。