27个Y-STR基因座在甘肃东乡族人群的遗传多态性

刘亚举 ，郭利红 ，李 瑾，岳俊涛 ，石美森

（1.许昌市公安局刑事科学技术研究所，河南 许昌 461000；2.河南省公安厅刑事科学技术研究所，河南郑州 450003；3.中国政法大学 证据科学教育部重点实验室，北京 100088）

Y染色体短串联重复序列（Y-chromosome short tandem repeats，Y-STR）在减数分裂过程中不发生重组，呈稳定的单倍型父系遗传，且序列的改变仅仅是由突变引起，较常染色体STR基因座具有显著的人群及地域分布特征。因此，选择多个Y-STR基因座构建合适的复合扩增体系，探讨其单倍型在不同人群中的分布规律，在人类的起源进化、群体划分、种族民族差异和法医学领域等研究中具有极其重要的意义。

STRtyper-27Y扩增荧光检测试剂盒（宁波海尔施基因科技有限公司）的27个Y-STR基因座能够区分来源于多群体不同家系男性之间的父系亲属关系，可以增加近亲男性的个体识别度[1-4]。本研究采用STRtyper-27Y扩增荧光检测试剂盒[5-9]对甘肃东乡族男性人群中的遗传多态性进行调查，旨在为个体识别和父权鉴定提供基础群体数据。

1 材料与方法

1.1 样本来源

根据知情同意原则，从健康体检人群中随机采集526名甘肃省临夏回族自治州东乡族自治县东乡族无关男性个体外周血0.1mL，滴入采血卡（武汉骥腾公司），阴干后常温保存。该研究得到相关道德伦理委员会批准。

通过YHRD数据库（www.yhrd.org）获得中国汉族（YA004092）、河南汉族（YA004057）、广东汉族（YA004066）、甘肃藏族（YA004043）、丹麦（YA003283）、德 国 （YA003473）、意 大 利 （YA003983）、西 班 牙（YA003147）、波兰（YA003124）、瑞士（YA003269）、美国亚洲裔（YA004084）、美国拉美裔（YA004086）、美国欧洲裔（YA004085）、美国非洲裔（YA004083）共14个群体的27个Y-STR基因座（DYS576、DYS389Ⅰ、DYS635、DYS389Ⅱ、DYS627、DYS460、DYS458、DYS19、GATA_H4、DYS448、DYS391、DYS456、DYS390、DYS438、DYS392、DYS518、DYS570、DYS437、DYS385a/b、DYS449、DYS393、DYS439、DYS481、DYF387S1a/b、DYS533）单倍型分布数据（共 6 322 个单倍型）。

1.2 方法

根据STRtyper-27Y扩增荧光检测试剂盒说明书，用直接扩增法（免提取）对前述血样（1.2 mm直径血卡）进行PCR扩增。在9700型PCR仪（美国Thermo Fisher Scientific公司）上进行复合扩增，反应体系为 10 μL，其中 PCR Master Mix 5.0 μL、Primer Mix 2.5μL、纯水 2.5μL。 PCR 条件：95℃ 5min；94℃ 10s，61℃ 1 min，70℃ 30 s，28 个循环；60℃ 20 min；4℃保温。取1μL扩增产物与0.5μL荧光标记内标SIZE-500 Plus和8.5μL去离子甲酰胺混合，95℃变性3min后，冰浴3min，置3500xL基因分析仪（美国AB公司）上全自动毛细管电泳，Data Collection软件收集数据，用GeneMapper®ID-X v1.4软件（美国Thermo Fisher Scientific公司）进行等位基因分型。每批样本检测均采用007和超纯水分别作为阳性对照和阴性对照。

1.3 统计学处理

采用直接计数法对各基因座的等位基因频率和单倍型检出频率进行计算。基因多样性（gene diversity，GD）和单倍型多样性（haplotype diversity，HD）采用公式：

其中Pi为等位基因或单倍型频率，n为样本数。利用YHRD数据库提供的在线工具（http://www.yhrd.org/Analyse/AMOVA）进行分子方差分析（analysis of molecular variance，AMOVA），计算临夏回族自治州东乡族自治县东乡族无关男性群体与其他14个群体间的遗传距离（Rst值），并构建多维尺度分析图（multidimensional scaling，MDS）。

2 结 果

2.1 甘肃东乡族人群27个Y-STR基因座遗传多态性

27个Y-STR基因座在526名甘肃东乡族无关男性个体中均得到了有效扩增，且各基因座间扩增产物平衡，扩增片段长度在100～500bp。27个Y-STR基因座的等位基因频率见表1。在23个单拷贝基因座中共检测到196个等位基因，各基因座分别检出4～16个等位基因，等位基因频率为0.001 9～0.707 2，在DYS448、DYS533、DYS19、GATA_H4、DYS456、DYS570基因座观察到了等位基因缺失现象。双拷贝基因座DYS385a/b共观察到17个等位基因，55种单倍型；DYF387S1a/b检出10个等位基因，39种单倍型。

27个Y-STR基因座共检出471种单倍型，累积GD值达0.9995，详见表2，其中GD值最低为DYS391（0.4539），最高为 DYS385a/b（0.9575）。7 个快速突变基因座（DYS576、DYS627、DYS570、DYS518、DYS449、DYF387S1a/b）的GD值均在0.7以上。

2.2 甘肃东乡族与参考群体间的遗传距离及MDS分析

应用本研究甘肃东乡族人群27个Y-STR基因座单倍型数据，计算与YHRD数据库中其他14个群体相同基因座的遗传距离（表3）。结果表明，甘肃东乡族与其他14个群体之间的差异具有统计学意义（P＜0.05）。在亚洲群体中，甘肃东乡族与甘肃藏族之间的遗传距离最近（0.068 2），其次是与广东汉族（0.073 4）、美国亚洲裔（0.063 0）之间的遗传距离较近，与河南汉族之间的遗传距离相对最远（0.084 7）。基于遗传距离所构建的MDS基本与之相符，其中甘肃东乡族和甘肃藏族群体聚为一大类（图1）。

表1 27个Y-STR基因座的等位基因频率 （n=526）

表1（续）

表2 27个Y-STR基因座的GD值 （n=526）

国美 国美裔美拉 裔洲欧＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋1 0.025国美裔洲亚＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋5 0.178 9 0.095）值ts R是下线角对，值P的应对是上线角对（阵矩离距传遗值ts R体群个41他其与族乡东肃甘3表国美裔洲非＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋5 0.170 9 0.249 4 0.159人士瑞＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋3 0.197 8 0.155 2 0.008 6 0.020人牙班西 人兰波 人利大意 人国德 人麦丹肃族甘藏＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－1 0.134＋＋＋0 0.007 5 0.113＋ ＋9 0.053 1 0.049 5 0.120＋9 0.175 4 0.057 6 0.109 4 0.150 7 0.250 5 0.047 8 0.094 2 0.099 8 0.177 1 0.036 8 0.194 4 0.031 6 0.043 1 0.027 2 0.154 1 0.264 1 0.212 1 0.154 8 0.167 2 0.167 9 0.154 2 0.168 9 0.230 5 0.094 4 0.147 6 0.170 0 0.086 3 0.012 4 0.227 9 0.038 5 0.066 4 0.056 5 0.189 8 0.031 2 0.178 8 0.008 0 0.051 4 0.048 9 0.125南河 东广族汉 族汉＋ ＋＋ ＋＋5 0.022 8 0.083 3 0.091 5 0.187 3 0.181 9 0.165 8 0.165 6 0.117 6 0.114 0 0.220 3 0.231 0 0.175 6 0.185 2 0.185 4 0.173 3 0.202 2 0.173 2 0.023 4 0.007 6 0.191 9 0.192 9 0.128 6 0.118国中族汉＋0 0.010 3 0.010 9 0.091 6 0.183 1 0.166 6 0.112 2 0.237 0 0.177 9 0.174 9 0.202 1 0.012 3 0.185 0 0.121肃甘族乡东族3 0.077 4 0.073 7 0.084 2 0.068 7 0.065 9 0.044 6 0.052 5 0.089 7 0.131 0 0.093 6 0.119裔0 0.063裔5 0.121裔5 0.067裔0.05

3 讨 论

本研究中，27个Y-STR基因座共检出471种单倍型，累积GD值达0.9995。其中检出单倍型最多的是DYS385a/b基因座（55种），DYF387S1a/b基因座次之（39种），其余23个单拷贝基因座中共检测到196个等位基因，各基因座分别检出4～16个等位基因。结果表明，27个Y-STR基因座可用于家系排查及数据库建设。

遗传距离为表示群体间或物种间遗传差异或遗传分化的最重要参数，是以两个群体间同一座位上相同等位基因频率差异的函数为测定依据的。本研究构建的Rst遗传距离矩阵显示，甘肃东乡族与甘肃藏族之间的遗传距离最近。从MDS的散点图结果可以看出，15个群体大致可以划分为4个类群：第一类群，甘肃东乡族、甘肃藏族、美国非洲裔；第二类群，中国汉族、广东汉族、河南汉族、美国亚洲裔；第三类群，丹麦、德国、波兰；第四类群，西班牙、美国欧洲裔、美国拉美裔、意大利、瑞士。大体上看，27个Y-STR基因座组成的单倍型计算的遗传距离结果与各参考群体地域分布较一致[10]，表明Y染色体遗传标记在种族、民族群体间遗传距离和基因漂流的评价中起到了重要作用。

综上，本研究获得了甘肃东乡族群体27个Y-STR基因座的等位基因频率及单倍型分布数据，为建立甘肃东乡族群体Y-STR分布数据库、该地区法医学应用及遗传关系的分析提供了良好的遗传背景数据。