5個五核苷酸Y-STR基因座在河南漢族群體中的遺傳多態性>*

張　翠，黃艷梅#, 張藝佳，馬亞磊，李　茜，郭　棟，莫曉婷，趙興春

1)新鄉醫學院法醫學系法醫物證學教研室 新鄉 453003　2)公安部物證鑒定中心法庭科學技術應用研究中心 北京 100038

5個五核苷酸Y-STR基因座在河南漢族群體中的遺傳多態性>*

張翠1)，黃艷梅1)#, 張藝佳1)，馬亞磊1)，李茜1)，郭棟1)，莫曉婷2)，趙興春2)

1)新鄉醫學院法醫學系法醫物證學教研室 新鄉 4530032)公安部物證鑒定中心法庭科學技術應用研究中心 北京 100038

關鍵詞五核苷酸；Y-STR基因座；單體型；遺傳多態性；法醫學

摘要目的：調查Y染色體上5個五核苷酸Y-STR基因座DYS446、DYS447、DYS463、DYS588和DYS643在河南漢族群體中的遺傳多態性，評價其法醫學應用價值。方法：收集403名河南漢族無關男性個體血樣，檢測上述5個基因座，進行等位基因分型及遺傳統計分析。結果：5個Y-STR基因座分別檢出了11、9、7、9和6個等位基因，其中DYS446和DYS447基因多樣性(GD)達0.815 14和0.843 96，DYS463和DYS643的GD達0.777 18和0.720 60。共檢測到311種單體型，其中261種單體型僅出現1次，個體識別力(DP)和單體型多樣性(HD)分別為0.995 45和0.997 93,單體型辨別能力(DC)為0.771 71。結論：5個基因座組成的單體型在河南漢族群體中具有較高的遺傳多態性，對于法醫學實踐應用和人類遺傳學研究具有重要意義。

Y染色體短串聯重復序列(short tandem repeat，STR)遺傳標記具有分型簡單、易于擴增、呈父系遺傳和重復性好等優點，在法醫實踐中成為分析混合斑[1]、微量降解等生物檢材[2]的個人識別和父系男性成員間親權鑒定的重要手段。核心序列為五核苷酸的Y-STR基因座具有在復合擴增中優勢擴增少等優點，在法醫實踐應用時具有一定的優勢。目前報道的五核苷酸Y-STR 基因座有十幾個，相對常用的四核苷酸Y-STR基因座，有關五核苷酸Y-STR基因座群體資料的研究較少。作者根據NCBI(http://www.ncbi.com)和有關報道[3-4]，選擇了5個五核苷酸Y-STR遺傳標記：DYS446、DYS447、DYS463、DYS588和DYS643，調查其在河南漢族群體中的遺傳多態性，從而為其在法醫學實踐和人類學研究中的應用提供基礎資料。

1材料與方法

1.1樣本來源及處理知情同意情況下，采集403名河南漢族無關男性個體血樣(確定3代以內均在河南生活)；用常規有機酚/氯仿方法提取基因組DNA。

1.2五核苷酸Y-STR基因座基本信息及引物序列

根據文獻[4-6]完善5個五核苷酸Y-STR基因座的基本遺傳信息。用Primer Primier v5.0軟件設計引物，用TAMRA和6-FAM兩種熒光染料標記引物(表1), 由上海英濰捷基生物技術有限公司合成。

1.3PCR擴增及產物檢測PCR擴增體系為25 μL，包含1×Taq DNA聚合酶緩沖液， 1.5 mmol/L MgCl22.5 μL， 2 mmol/L dNTPs 1 μL,10 μmol/L引物，10～50 ng DNA模板,1 U Taq Plus DNA聚合酶。反應條件：95 ℃預變性 45 s,55～64 ℃退火 45 s(表1),72 ℃ 45 s,32個循環；72 ℃ 10 min；產物于4 ℃保存。取1 μL PCR產物、0.3 μL 內標SIZ500和10 μL去離子甲酰胺混合均勻，95 ℃變性后，置ABI 3130遺傳分析儀上進行全自動毛細管電泳，用GeneMapper?ID v3.5軟件對等位基因進行分型。

表1　5個五核苷酸Y-STR基因座基本信息及引物序列

1.4等位基因的分型依據

1.4.1等位基因分型標準物的制備分別回收5個基因座經60 g/L聚丙烯酰胺凝膠電泳后的等位基因片段，放入500 μL EP 管中,加入50～100 μL 0.5×TE后混勻過夜，然后取3.0 μL作為模板，按1.3所述條件進行擴增,將擴增產物按比例混勻。

1.4.2等位基因的命名分離后的各基因座不同等位基因片段由上海英濰捷基生物技術有限公司測序，按照國際法醫遺傳學學會DNA委員會推薦的命名原則進行命名[7]。

1.5統計學處理 用Microsoft Excel軟件進行數據處理。各指標計算公式[8]如下：基因多樣性(gene diversity, GD)=n(1-∑Pi2)/(n-1),Pi為群體中每一種等位基因頻率。單體型多樣性(haplotype diversity,HD)=n(1-∑Pi2)/(n-1),Pi為群體中每一種單體型的頻率。個體識別力(the discrimination power，DP)= 1-∑Pi2。單體型辨別能力(discrimination capacity，DC)=n/N,N為樣本數，n為不同的單體型個數。

2結果

2.15個五核苷酸Y-STR基因座的測序結果見圖1。DYS446、DYS588和DYS643屬于簡單重復序列， DYS447和DYS463屬于復合序列。

從上到下依次為DYS446(反向)、DYS447(反向)、DYS463(正向)、DYS588(反向)、DYS643(反向)。圖1　5個基因座重復序列的部分測序圖譜

2.25個五核苷酸Y-STR基因座的等位基因頻率及GD、DP值見表2。403名河南漢族個體中DYS446、DYS447、DYS463、DYS588、DYS643分別出現11、9、7、9和6個等位基因，其中DYS446和DYS447基因座的多樣性較高，DYS463和DYS643基因座多樣性相對較高，DYS588基因座等位基因分布集中于等位基因13(頻率高達0.720 60)。

表2　5個基因座的等位基因頻率及GD值

“-”表示未檢測到。

2.35個五核苷酸Y-STR基因座組成的單體型及單體型頻率在河南漢族群體403例無關男性個體中，5個基因座(DYS446、DYS447、DYS463、DYS588和DYS643)組成的單體型有311種，其中261(83.92%)種單體型只出現1次，單體型頻率為0.002 5，出現最多的單體型是15-24-22-11-13和15-23-22-12-13,HD、DP和DC分別為0.997 93、0.995 45和0.771 71。

3討論

該研究調查了5個五核苷酸Y-STR基因座在河南漢族群體中的遺傳多態性，其中DYS446和DYS447的多態性較高，GD值及DP值均大于0.8;DYS463和DYS643多態性相對較高；DYS588的GD值和DP值小于0.5，在實際應用中慎用。5個基因座組成的單體型數目比DYS463、DYS588和DYS643組成的單體型數目增加220種，HD值和DP值分別提高到0.997 93和0.771 71。因此，可以認為，DYS446和DYS447基因座對提高5個基因座的HD和PD發揮了重要作用[9]。根據Ballantyne等[10]的報道：在父系遺傳過程中隨著重復單位長度的增加，突變率會相應降低，該研究未發現河南漢族人群中DYS643和DYSYS446基因座存在稀有等位基因11.1[11]和15.1[12]，提示這2個基因座在河南漢族群體中遺傳相對穩定，可重復性較好。國外有類似報道，如利用DYS643基因座的優勢聯合其他Y-STR基因座進行群體研究[5]和將DYS643作為參考基因座進行突變率研究[13]等。Promega公司研發的PowerPlex Y23 System (PPY23)試劑盒[14]添加了DYS643基因座，并對多個群體進行檢測，發現具有較高的法醫學應用價值。因此，DYS446、DYS447和DYS643基因座具有穩定性好和多態性高等優勢，可以作為法醫實踐中Y-STR遺傳標記應用的候選基因座。

通過對5個基因座遺傳多態性分析,一方面在一定程度上補充了河南漢族群體的Y-STR資料，如與張秀華等[15]的研究比較，發現在河南漢族群體中存在4個新的DYS446等位基因，分別是8、19、20和21，其中等位基因8只出現1次，等位基因頻率為0.002 5。另一方面也發現了部分差異，如與胡泊等[16]研究的潮汕漢族群體比較發現，在河南漢族群體中DYS588出現稀有等位基因6和9；同張永吉等[17]研究的中國朝鮮族進行比較，發現了等位基因8、20和21，但并未發現張永吉等提到的只在漢族群體中出現的等位基因10，因此還需要更多的研究來分析該等位基因在河南漢族群體中是否存在。

該研究中，這5個五核苷酸Y-STR基因座在河南漢族群體中的HD為0.997 93，DC達到0.771 71，說明這5個基因座組成的單體型在河南漢族群體中具有較高的遺傳多態性。

綜上所述，DYS446、DYS447、DYS463和DYS643在河南漢族群體中具有較好的多態性，可以應用于河南漢族群體法醫學實踐和人類遺傳學研究。

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Genetic polymorphism of five pentanucleotide Y-STR markers in Henan Han population

ZHANGCui1),HUANGYanmei1),ZHANGYijia1),MAYalei1),LIXi1),GUODong1),MOXiaoting2),ZHAOXingchun2)

1)DepartmentofForensicGenetics,XinxiangMedicalUniversity,Xinxiang4530032)ForensicScienceApplicationTechnologyResearchCenter,InstituteofForensicScienceMinistryofPublicSecurity,Beijing100038

Key wordspentanucleotide;Y-STR marker;haplotype;genetic polymorphism;forensic science

AbstractAim: To investigate the genetic polymorphism of five pentanucleotide Y-STR loci(DYS446, DYS447, DYS463, DYS588 and DYS643) in Henan Han population and to assess their value in forensic science. Methods: A total of 403 unrelated males from Henan Han population were subjected to detect and analyze the five loci mentioned above. Results: There were 11, 9, 7, 9 and 6 alleles were detected for the five loci,respectively.The gene diversity of DYS446, DYS447, DYS463, and DYS643 was 0.815 14,0.843 96,0.777 18 and 0.720 60,respectively. A total of 311 haplotypes were found, among which 261 haplotypes were detected only once. The haplotype diversity, discrimination power and discrimination capacity were 0.997 93, 0.995 45 and 0.771 71, respectively.Conclusion: The haplotype composed of the five pentanucleotide loci were highly polymorphic in Henan Han population, and is of great significance in forensic science and human genetics studies.

doi：10.13705/j.issn.1671-6825.2016.03.003

#通信作者，女，1971年5月生，博士，教授，研究方向：法醫分子遺傳學，E-mali:hym_cn@hotmail.com

中圖分類號R89

*河南省教育廳自然科學基金資助項目13A310849；河南省教育科學“十二·五”規劃立項重點課題2013-JKGHB-0035; 新鄉醫學院培育

基金重點項目2013ZD114