河南新乡地区汉族人群27个Y-STR基因座遗传多态性检测

孟 娟，王晓丹，黄艳梅，焦会永，郭利伟，张 倩，李 茜

1)新乡医学院法医学院法医物证学教研室 河南新乡 453003 2)新乡市公安局刑事科学技术研究所 河南新乡 453003 3) 新乡医学院法医学院新乡市法庭科学重点实验室 河南新乡 453003

短串联重复序列(short tandem repeat，STR)遗传标记具有分型简单、突变率低、易于扩增、易于复合扩增和自动化检测程度高等诸多优点，是法医DNA 鉴定领域重要的遗传标记。与常染色体的遗传方式不同，男性特有的Y 染色体呈父系遗传，这一特点使得Y-STR 分型技术相对于常染色体STR无论在法医学上还是在遗传学上都具有特殊的优势，被广泛应用于人类进化、群体遗传结构分析、亲子鉴定、性犯罪等领域[1-3]。目前许多学者致力于基因座的群体遗传学研究[4-6]，一方面寻找适合不同民族、不同群体个人识别和亲权鉴定的基因座，另一方面为不同地区、不同民族的Y-STR数据库的完善提供基础资料。本研究采用AGCU Data Y30六色荧光复合扩增试剂盒调查了Y染色体上27个STR基因座(包含3个双拷贝基因座，相当于30个位点)在263名河南新乡地区汉族无关男性个体中的遗传多态性，从而为该地区人群群体遗传学和法医DNA鉴定的研究实践提供基础数据。

1 材料与方法

1.1样本来源及处理知情同意情况下，采集263名河南新乡地区汉族无关男性个体血样本(确定3代以内均在河南新乡地区生活)，用常规有机酚/氯仿方法提取基因组DNA鉴定，定量在0.1～2.0 mg/L。

1.2荧光复合PCR扩增及产物检测采用AGCU Data Y30六色(FAM、HEX、TAMRA、ROX、SIZ、VIG)荧光复合扩增试剂盒(无锡中德美联生物技术有限公司)。PCR扩增体系10 μL，其中反应混合物4.0 μL，Data Y30 primer set 2.0 μL，热启动Taq酶、基因组DNA模板2.0 μL，补水至10 μL；以9948作为阳性对照。热循环参数：95 ℃ 2 min；94 ℃ 30 s，59 ℃ 2 min，72 ℃ 1 min，共28个循环；60 ℃ 60 min，4 ℃保存。取1 μL扩增产物与0.5 μL AGCU Marker SIZ-500和10 μL去离子甲酰胺混合，95 ℃变性3 min，冰浴后置ABI 3500遗传分析仪上进行全自动毛细管电泳，用GeneMapper®ID X软件分析结果并分型。调查的27个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个单拷贝基因座，以及3个双拷贝基因座DYS389Ⅰ/Ⅱ、DYS527a/b 与DYS385a/b，实际相当于30个位点。

1.3统计学处理用直接计数法统计数据，计算等位基因频率，基因多样性(gene diversity, GD)、单体型多样性(haplotype diversity, HD)、个体识别力(discrimination power, DP)和单体型辨别能力(discrimination capacity, DC)等群体遗传学参数，计算公式参考文献[7]。Y-STR遗传标记基因多样性(GD)与非父排除率(probability of paternity exclusion, PE)相同。

2 结果

2.1 27个Y-STR基因座等位基因频率分布及GD

在263名河南新乡地区汉族无关男性个体中，共发现167个等位基因(表1)，所有等位基因变异范围在6～32。双拷贝基因座DYS527a/b 与DYS385a/b核心序列分别重复18～28次和9～25次，各自组成的单体型分别观察到36、57种，GD值分别为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个Y-STR基因座在河南新乡地区汉族群体中的法医学应用参数见表4。

2.2 27个Y-STR基因座单体型多样性共检测到261种单体型，其中259种(98.47%)单体型仅出现1次，单体型频率为0.003 8；2种(0.76%)单体型出现2 次，单体型频率均为0.007 6。27个Y-STR基因座的 DP值为0.996 1，HD值为 0.999 9，DC值为0.992 4。

3 讨论

目前已经精确定位到Y染色体上的遗传标记有700多个[2]。Y-STR基因座在亲代与子代的传递过程中不发生重组，结合各地地理、风俗、宗教等因素导致的很多群体彼此隔离并聚集在相对稳定的区域里这一客观因素，Y-STR基因座群体间的差异会在遗传过程中累积[8]。对不同群体的遗传学研究[9-10]结果表明，不同民族、种族、地域的人群Y 染色体遗传多态性具有十分明显的差异。目前Y-STR家系排查法在刑事侦查中得到越来越广泛的应用[10-12]，建立不同地区的Y-STR数据显得尤为重要。

目前商业化Y-STR试剂盒有多种，如PowerPlex®Y23[9]和Yfiler®Plus kit[10]等，但由于存在地区差异，仍需要寻找适合不同地区的多态性较高的Y-STR基因座应用于法医学实践中。我们选择河南新乡地区汉族群体，采用AGCU Data Y30六色荧光复合扩增试剂盒(包含27个Y-STR 基因座，实际相当于30个位点)进行扩增，该试剂盒不包含快速突变Y-STR基因座[11], 遗传稳定性较高， 同时兼容了PowerPlex®Y23[9]中DYS19、DYS385 a/b等19个基因座。 调查的27个Y-STR基因座在河南新乡地区汉族群体中等位基因范围与其他研究者[13-14]报道的一致，未发现新的等位基因；DYS391基因座 HD和DP值均小于0.5，与其他地区河南汉族人群的报道[13-14]一致；另外，单拷贝基因座DYS392、DYS389Ⅱ、DYS447、DYS522、DYS19、DYS448、DYS481、DYS460、DYS458、DYS635、DYS444、DYS643、DYS557等13个单拷贝基因座的GD大于0.7，DYS527 a/b和DYS385 a/b两个双拷贝基因座的GD值大于0.8，多态性较高，与其他作者[13-14]报道的一致。双拷贝基因座DYS385 a/b、DYS389 Ⅰ/Ⅱ与DYS527a/b位于Y染色体回文结构区，有研究者[15-17]观察到异常分型，但本研究在河南新乡地区汉族群体中未发现异常分型，进一步说明这3个双拷贝基因座在河南汉族群体中遗传相对稳定。

Y-STR 在不同群体中的遗传多态性有着显著的差异，应用Y染色体对我国不同民族、不同地区的遗传多态性进行研究，通过增加Y-STR基因座的数目、选择多态性较高的基因座，可进一步显示出各群体特有的遗传特征。

表1 27个Y-STR基因座等位基因频率在河南新乡地区汉族群体中的分布(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

续表1

A:等位基因位点；F:频率;*：拆分的双拷贝基因座

表2 DYS527a/b基因座在河南新乡地区汉族群体中的单体型频率(n=263)

GD=0.817 3

表3 DYS385a/b基因座在河南新乡地区汉族群体中的单体型频率(n=263)

GD=0.882 7

表4 27个Y-STR基因座在河南新乡地区汉族群体中的法医学应用参数 (n=263)

*：拆分的双拷贝基因座

本研究中，27个Y-STR基因座(相当于30个位点)在河南新乡地区汉族群体中的HD 值和DP值分别为0.999 9和0.996 1，因此可以认为该27个Y-STR基因座具有很高的应用价值，研究结果为中国汉族群体Y-STR数据库的建立提供了基础资料，可应用于法医学实践和人类遗传学研究。