哈薩克族和土家族人群19個X-STR基因座的遺傳學調查及法醫學應用*

劉亞舉,岳俊濤,李 瑾,石美森,李學博

1.河南省許昌市公安局刑事科學技術研究所,河南許昌 461000；2.中國政法大學證據科學教育部重點實驗室, 北京100192；3.山東省高校證據鑒識重點實驗室/山東政法學院,山東濟南 250014

由于人類X染色體獨特的遺傳性質,X染色體短串聯重復序列(X-STR)在法醫實踐中具有獨特的應用價值[1-6],在缺乏雙親的同父異母姐妹關系鑒定、祖母-孫女關系鑒定、單親父女關系鑒定、個體識別中性別的輔助檢驗和男性混合標本的判讀等案件中往往能提供一定的證據信息。本研究采用MicroreaderTM19X ID System身份鑒定系統19X試劑盒,對新疆哈薩克族和湖北土家族人群進行19個X-STR基因座的遺傳多態性調查,評估其作為法醫學遺傳標記的效能,積累相應X-STR基因座群體遺傳學數據,為法醫個體識別和親子鑒定提供資料[7-14]。

1 材料與方法

1.1標本來源 根據知情同意原則,從健康體檢人群中采集新疆哈薩克族211例,其中男92例、女119例，以及湖北土家族456例,其中男391例、女65例，無關個體外周血0.1 mL,滴入采血卡(武漢驥騰公司),陰干后常溫保存。該研究已得到許昌市公安局刑事科學技術研究所倫理委員會批準。

1.2方法 根據MicroreaderTM19X ID System熒光檢測試劑盒說明書,用直擴法(免提取)對前述血樣進行聚合酶鏈式反應(PCR)擴增。在Mastercycler pro S銀座熱循環儀(德國Eppendorf公司)上進行復合擴增,反應體系為10 μL,內含2.5×Buffer C 4 μL、5×19X Primer Mix 2 μL、Taq PolymeraseⅡ 0.2 μL、純水3.8 μL和1.2 mm直徑血樣。熱循環參數為:96 ℃ 2 min；94 ℃ 5 s,60 ℃ 70 s,30個循環；60 ℃ 30 min；15 ℃保溫。取1 μL擴增產物與0.5 μL內標Org500和8.5 μL去離子甲酰胺混合,95 ℃變性3 min后,冰浴3 min,置3500 XL型遺傳分析儀(美國AB公司)上進行全自動毛細管電泳,Data Collection軟件收集數據,用GeneMarker?HID分析軟件(美國SoftGenetics公司)進行等位基因分型,并采用GeneMapper ID-X v1.5分析軟件(美國AB公司)復核分析。每批標本檢測均采用 9947A(美國AB公司)和超純水分別作為陽性對照和陰性對照。

1.3統計學處理 采用PowerMarker?v3.25軟件分別統計2個民族的男性個體和女性個體在19個X-STR基因座的等位基因分布頻率。用Arlequin v3.5軟件對男性群體和女性群體之間各基因座的等位基因頻率分布差異進行Fisher′s精確檢驗,并對19個X-STR基因座在2個民族群體中的基因型分布進行Hardy-Weinberg平衡檢驗及各個基因座間的連鎖不平衡情況進行檢驗。同時用PowerMarker?v3.25軟件和Cervus3.0軟件統計19個X-STR基因座在2個民族無關個體中的等位基因分布頻率,使用http://www.chrx-str.org網站[15]在線計算功能,用男女合并后數據計算所得等位基因頻率,統計分析各個基因座在男性群體的個人識別率(DPM),在女性群體的個人識別率(DPF)、雜合度(H)、三聯體平均非父排除率(MECtrio)、二聯體平均非父排除率(MECduo)和多態信息含量(PIC)等法醫學參數值[16-17]。采用Arlequin v3.5軟件進行19個X-STR基因座的等位基因分布與其他地區已有人群數據[18]的差異比較。

2 結 果

2.119個X-STR基因座的等位基因頻率分布 211名新疆哈薩克族和456名湖北土家族無關個體中分別檢出175和171種等位基因。經Fisher′s精確檢驗,男性和女性群體等位基因的頻率分布差異無統計學意義(P>0.05),因此用男女合并后數據計算所得人群等位基因頻率分布分別見表1、2。

表1 哈薩克族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

續表1 哈薩克族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

2.2群體遺傳學參數 在19個X-STR基因座中,除哈薩克族DXS6795外,其他基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05),采用Bonferroni法修正,將P值設為0.002 6(0.05/19),發現19個X-STR基因座的基因型頻率分布在2個民族群體中均達到Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)。19個X-STR基因座在2個民族人群的遺傳學參數見表3。

2.319個X-STR基因座的基因連鎖不平衡分析 對19個X-STR基因座兩兩之間進行連鎖不平衡檢驗,所有基因座兩兩之間均處于連鎖平衡狀態。

2.4與其他地區人群X-STR基因座的頻率分布比較 對2個民族之間的頻率分布進行比較分析,并分別與漢族(n=308)、貴州仡佬族(n=398)、貴州苗族(n=323)群體[18]進行比較,結果見表4。

表2 土家族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

續表2 土家族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

表3 19個X-STR基因座的群體遺傳學參數及Hardy-Weinberg平衡檢驗的P值

表4 不同人群間X-STR基因座的等位基因頻率分布差異檢驗結果P值

基因座GATA31E08DXS6800DXS981DXS10162DXS6809GATA165B12DXS10079DXS10135HPRPB哈薩克族與漢族0.00260.00000.02220.00010.06620.21830.00000.00000.4540哈薩克族與仡佬族0.00000.00000.05520.04420.32200.00300.00710.00000.0111哈薩克族與苗族0.00000.10780.49420.08750.13470.00000.01040.00000.0192土家族與漢族0.99600.17450.38870.21960.75530.86570.63510.56360.9937土家族與仡佬族0.50060.01010.36790.47820.55360.29300.78660.93210.1072土家族與苗族0.02360.00090.59350.00690.38830.00000.02350.59220.1353

3 討 論

X-STR基因座核心重復單位有三、四核苷酸,本研究的19個X-STR基因座以四核苷酸居多,有17個,占89.47%,原因為擴增產物中這類基因座比三核苷酸重復序列的影子帶少。另外,19個X-STR基因座的選擇也避開了4個連鎖群[19-20],連鎖度較低。

多態性分析結果表明,19個X-STR基因座中,DXS7423、DXS7133和DXS6800具有中度多態性,其余16個基因座均具有高度多態性(PIC>0.5,H>0.5),經Bonferroni法修正,將P值設為0.002 6(0.05/19),發現19個X-STR基因座的基因型頻率分布在2個民族群體中均達到Hardy-Weinberg平衡,在哈薩克族、土家族女性群體和男性群體中的累積個人識別率(CDP)分別為1-2.461 5×10-19和1-8.833 4×10-12、1-8.002 7×10-18和1-6.05 18×10-11,在哈薩克族、土家族三聯體和二聯體中的累積平均非父排除率(MEC)分別為0.999 999 999 904和0.999 999 891，0.999 999 999 312和0.999 999 497。系統效能達到了法醫DNA檢驗的要求,是一組理想的X-STR遺傳標記,能為疑難親緣鑒定案件提供有效的鑒定手段,在法醫學鑒定中有較高的應用價值。

人類群體是一個具有多樣性特征的大群體,每一個種族的基因組經過長期進化過程而具有其自身所特有的征象,通過對各個種族的遺傳結構特點及變化規律的研究,有助于深入探討法醫DNA、人類進化、種族起源和族群關系等方面的理論知識。中國有56個民族,研究中國不同民族群體的遺傳多態性,不僅對全面了解各民族群體的遺傳多態性和他們之間的關系有著非常重要的意義,同時也可以為探討人群的起源及遷徙路線提供重要的科學依據。因此,X-STR基因座在不同人群的多態性數據是法醫DNA應用、群體遺傳學研究的基礎,不同地域、不同民族X-STR基因座的頻率分布存在差異,能夠為群體遺傳學和種群識別帶來一定的促進作用[19-20]。本次群體差異比較顯示,19個X-STR基因座在不同區域和不同種族之間具有差異,所以,在進行法醫學證據價值評估時選擇對應的群體是科學和必要的,這種結果也將為了解種族的起源與流轉，及其語言學、考古學等學科提供重要的理論依據和參考資料。

綜上所述,本研究獲得了新疆哈薩克族和湖北土家族群體19個X-STR基因座的等位基因頻率分布數據,為建立這2個民族群體X-STR分布數據庫、法醫學應用及遺傳關系的分析提供了良好的遺傳背景數據。