東北漢族群體19個Y-STR基因座多態性和東北亞地區各民族的聚類分析

張明龍，張永吉，魏新強，鄭立紅△

(1.齊齊哈爾醫學院生物遺傳教研室，黑龍江齊齊哈爾 161000；2.延邊大學法醫學教研室,吉林延吉 133000；3.吉林省長春市公安局凈月分局 130000)

東北漢族群體19個Y-STR基因座多態性和東北亞地區各民族的聚類分析

張明龍1，張永吉2，魏新強3，鄭立紅1△

(1.齊齊哈爾醫學院生物遺傳教研室，黑龍江齊齊哈爾 161000；2.延邊大學法醫學教研室,吉林延吉 133000；3.吉林省長春市公安局凈月分局 130000)

目的 研究東北漢族群體的19個Y-STR基因座的遺傳多態性和東北亞15個群體間的遺傳關系，探討其法醫學和群體遺傳學研究的應用價值。方法 采用Y-filer復合擴增體系對200例東北漢族無血緣關系的男性個體的19個Y-STR基因座進行擴增，應用ABI310分析儀進行基因分型，采用Arelquin3.11、Mega4.1和SPSS17.0軟件進行群體間的AMOVA分析、聚類分析和多維標度分析。結果 東北漢族群體的19個Y-STR基因座的基因多態性普遍較高，共檢出200個單倍型，單倍型多態性在0.350 9(DYS391)～0.971 1(DYS385a/b)，適合應用于法醫學個體識別和親權鑒定；東北亞15個群體間存在差異，遺傳距離在0.000 9～0.643 2，群體間聚類分析和多維度分析結果與民族起源和遷徙史基本相一致。結論 東北漢族群體的19個Y-STR基因座的基因多態性普遍較高，適合應用于法醫學個體識別和親權鑒定中。

Y染色體；短串聯重復序列；多態性；漢族；東北亞

Y染色體短串聯重復序列(Y-STR)為男性所特有，呈伴性遺傳，并以單倍型的方式進行遺傳。因此，Y-STR基因座能夠應用于性犯罪案件的混合斑檢驗及父親缺如的親權鑒定中，并且在群體遺傳學、人類遺傳學等領域發揮重要作用[1]。本研究選取東北漢族群體的19個Y-STR基因座進行研究，并對東北亞其他民族的遺傳關系進行聚類分析，重建系統發生樹，一方面為法醫學鑒定提供參考數據，另一方面進一步探討本地區漢族群體和其他各民族的分子遺傳學關系。

1 材料與方法

1.1 材料和DNA提取 在知情同意的情況下，在吉林省延吉市收集200例漢族男性個體的抗凝血樣本，個體之間無親緣關系。并采用Chelex-100法提取DNA。通過公共數據庫(http://yhrd.org)和文獻[2-12]報道收集遼寧滿族、遼寧錫伯族、朝鮮族、黑龍江達斡爾族、鄂溫克族、鄂倫春族等14個群體的單倍型數據作為比較數據。

1.2 方法 根據AmpFL STR?Y filer試劑盒的說明書的要求，對所研究群體的DYS19、DYS385、DYS389Ⅰ/Ⅱ、DYS390、DYS391、DYS392、DYS393、DYS437、DYS438、DYS439、DYS448、DYS456、DYS458、DYS635和Y-GATA H4基因座進行復合擴增；對DYS452、DYS459和DYS464進行單擴增。采用ABI-310基因分析儀對PCR擴增產物進行電泳檢測，并采用GeneMapper軟件進行基因分型。

1.3 統計學處理 采用直接計數法統計等位基因頻率和單倍型頻率；用Arlequin V3.11軟件計算單倍型多態性GD，并進行群體間AMOVA分析，計算遺傳距離；根據遺傳距離采用Mega4.1軟件重建15個群體的NJ系統發生樹(Neighbour-Joining tree)和UPGMA聚類分析；采用SPSS17.0軟件對15個群體的遺傳距離進行多維標度分析(MDS)。

2 結 果

200例東北漢族個體血樣中共檢出200個單倍型，單倍型多態性達100%。19個Y-STR基因座中，多拷貝基因座DYS385a/b、DYS459a/b和DYS464a/b/c/d分別檢出55、7和61個單倍型，基因多態性分別為0.971 1、0.564 7和0.967 8；其余16個單拷貝基因座共檢出100個等位基因，基因多態性在0.350 9～0.876 3之間，單倍型頻率和等位基因頻率分布情況見表1，19個基因座的累積基因多態性(TGD)值為0.999 9。

圖1 15個群體的無根NJ系統發生樹

過AMOVA分析，15個群體間的遺傳距離在0.000 9～0.643 2之間，相同民族間遺傳距離較低，而不同民族和種族群體間遺傳距離普遍較大，15個群體的Rst遺傳距離見表2；此外，15個群體間NJ系統發生樹見圖1，UPGMA法聚類分析見圖2，15個群體的多維標度分析(MDS)圖譜見圖3。

表1 19個Y-STR的等位基因分布和基因多態性

表2 15個群體的Rst遺傳距離矩陣

"-"表示同群體間比較無意義；群體間比較中，縱向排列表示遺傳距離，橫向排列表示P值。

圖2 15個群體的UPGMA法聚類分析

圖3 15個群體的多維度尺度分析(MDS)

3 討 論

Y-STR基因座目前已廣泛應用在法醫物證學檢驗中，特別是在男性個體的個人識別、混合斑檢驗及父權關系的認定上具有不可替代的價值。此外，Y-STR位于非重組區，可以聯合檢測Y-SNP對不同種族、民族的遺傳多態性進行人類的起源與進化、姓氏來源、種族差異等人類遺傳學研究。因此，構建不同群體的Y-STR基因座數據庫，一方面對各地區刑事案件的偵破以及大災難死難者身份的認定具有基礎性的研究價值；另一方面對不同地域甚至跨國界的民族進化、遷徙史的研究具有突破性的意義。

本研究選取的19個Y-STR基因座中包括ABI公司商品試劑盒AmpFL STR?Y filer中的16個基因座，這16個基因座基因多態性普遍較高，目前已在大多數法醫學實驗室使用，但在實際工作中，仍會出現基因突變導致錯檢的情況，因此，進一步增加檢測位點的數目非常有必要。作者選取DYS452、DYS459以及DYS464a/b/c/d基因座進行研究。研究結果顯示，19個基因座中除DYS391、DYS437和DYS438以外，其余基因座在東北漢族群體中的遺傳多態性均大于0.5，適合應用于法醫學親權鑒定和個體識別中。此外，本研究中增加的多拷貝基因座DYS459a/b、DYS459a/b和DYS464a/b/c/d的基因多態性均較高，并且未引入任何商品試劑盒中，多拷貝Y-STR基因座相比單拷貝基因座具有等位基因數多、遺傳多態性高的特性，特別適合法醫學鑒定[11]。

東北亞地區由于其地緣和歷史的復雜性，其民族成分較為多樣化，其中，在中國范圍內的東北三省中漢族為最大的群體，其次為滿族和朝鮮族，此外，還存在著許多少數民族諸如錫伯族、赫哲族、達斡爾族、鄂倫春族和鄂溫克族；在朝鮮半島主要以朝鮮人(族)居多，在日本列島以日本人(和族)居多。而在俄羅斯遠東地區，由于近代俄羅斯的強制移民政策導致該地區民族成分更為復雜，主要以俄羅斯人、布里亞特蒙古族、雅庫特族、那乃族(赫哲族)等為主。因此，研究東北亞地區各群體的遺傳關系具有重要意義。

本研究中，15個群體均分布在東北亞地區，其中，包括漢藏語系、通古斯語系、阿爾泰語系以及朝鮮語和日本語的孤立語系。本研究對15個群體進行AMOVA分析，獲得了Rst遺傳距離，結果顯示，遼寧朝鮮族與韓國首爾朝鮮人群體間的遺傳距離最小(0.000 9)，雅庫特族與鄂溫克族群體間的遺傳距離最大(0.643 2)；根據群體間遺傳距離，采用三種直觀的統計方法進行分析，結果表明，三種統計方式所得結果基本一致。從3個圖中可以看出，(1)同一民族的亞群體聚為一類，遺傳距離最小，例如位于中國的朝鮮族和朝鮮半島的韓國人，和位于中國內蒙古的蒙古族和蒙古國的喀爾喀蒙古以及布里亞特蒙古族，但由于近代歷史中人口的遷徙和國界等地緣因素，即使是同一祖先的民族依然具有一定差異，并且隨著隔離時間和地理距離而變化；(2)同一語系的民族遺傳距離也較小，例如：同為滿-通古斯語系的滿族和錫伯族；而不同語系的民族也表現為遺傳距離較遠：漢藏語系的漢族和其他民族之間群體間的AMOVA分析差異有統計學意義(P<0.05)。此外，本研究中，達斡爾族群體與鄂倫春族群體聚為一類，達斡爾族被歸類在阿爾泰-蒙古語系中，而鄂倫春則為滿-通古斯語系。兩者雖處在阿爾泰語系下的不同亞系中，但有學者通過對比mtDNA分析得到兩群體均與古代契丹具有較近的遺傳距離，但達斡爾族是否真的是契丹后裔目前還尚未定論[12]。作者認為，在之前的各項研究中，各民族群體樣本數目均很少，并且在與古代民族個體尸骨中DNA序列進行比較具有較大偶然性，并不能明顯反映出遺傳差異。因此，下一步的研究重點是搜集少數民族個體樣本，一方面將為本地區的法醫學鑒定提供更準確的參考數據，另一方面對東北亞少數民族的起源、進化和遷徙的研究提供數據資料。

綜上所述，東北漢族群體的19個Y-STR基因座的基因多態性普遍較高，適合應用于法醫學個體識別和親權鑒定中，為本地區構建各民族Y-STR數據庫奠定基礎，對進一步的研究具有參考意義；本研究應用多種統計分析方法，對東北亞地區15個群體的遺傳關系進行了分析，所得結果與各民族起源和遷徙史基本一致，進一步證實了這些民族的遺傳關系，為今后研究東北亞各民族的起源、進化和遷徙史等人類遺傳學研究提供基礎性數據。

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Genetic polymorphisms of 19 Y-STR loci in in the Han population in Northeast China and the cluster analysis of ethnic groups in northeast Asia region

ZhangMinglong1,ZhangYongji2,WeiXinqiang3,ZhengLihong1△

(1.DepartmentofBio-Genetics,QiqihaerMedicalUniversity,Qiqihaer,Heilongjiang161000,China; 2.DepartmentofForensic,YanbianUniversity,Yanji,Jilin133000,China; 3.PoliceBureauofJingyueDistrict,Changchun,Jilin130000,China)

Objective To investigate the polymorphisms of the 19 Y-STR loci in the Han population in Northeast China,and analyze the genetic relationships of 15 ethnic groups in northeast Asia region,and to evaluate their forensic value and population genetic value.Methods The 19 Y-STR unrelated Han males in 200 unrelated Han males in Northeast China were amplified with the Y-filer system,and the PCR products were analyzed by the 310 Genetic Analyzer.The AMOVA analysis,cluster analysis and MDS analysis were calculated by Arelquin3.11,Mega4.1 and SPSS17.0.Results The polymorphisms of 19 Y-STR loci in the Han population in Northeast China had generally higher gene diversity value which were ranged from 0.350 9(DYS391)to 0.971 1(DYS385a/b),and totally 200 haplotypes were observed.The 19 Y-STR loci displayed high genetic polymorphisms in the Han population in Northeast China,indicating that these 19 loci were useful genetic markers for forensic personal identification and paternity testing.There were distinctions among 15 ethnic groups.The genetic distance between 15 ethnic groups were ranged from 0.000 9 to 0.643 2,and the conclusion of cluster analysis and MDS analysis were similar to the ethnogeny research and ethnic migration history.Conclusion The 19 Y-STR loci displayed high genetic polymorphisms in the Han population in Northeast China,and these 19 loci were useful genetic markers for forensic personal identification and paternity testing.

Y-Chromosome；short tandem repeats；polymorphism；Han population；northeast Asia

張明龍(1988-)，助教，碩士，主要從事法醫血清學、群體遺傳學的研究。△

，E-mail:jylinyao@163.com。

?術與方法·

10.3969/j.issn.1671-8348.2017.05.025

DF795.2

A

1671-8348(2017)05-0658-03

2016-07-03

2016-09-01)