16個(gè)X-STR基因座在河南漢族人群中的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用評(píng)估

劉亞舉，郭利紅，岳俊濤，石美森

（1.許昌市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河南許昌 461000；2.河南省公安廳刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河南鄭州 450003；3.中國(guó)政法大學(xué)證據(jù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100088）

16個(gè)X-STR基因座在河南漢族人群中的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用評(píng)估

劉亞舉1，郭利紅2，岳俊濤1，石美森3

（1.許昌市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河南許昌 461000；2.河南省公安廳刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河南鄭州 450003；3.中國(guó)政法大學(xué)證據(jù)科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100088）

目的調(diào)查16個(gè)X-STR基因座在河南漢族人群中的遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，評(píng)估其法醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。方法應(yīng)用GoldeneyeTMDNA身份鑒定系統(tǒng)17X試劑盒，對(duì)河南地區(qū)326名漢族無(wú)關(guān)個(gè)體DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，3130xl型遺傳分析儀電泳分析，GeneMapper?ID-X軟件分析等位基因片段大小。統(tǒng)計(jì)分析16個(gè)X-STR基因座的頻率數(shù)據(jù)和群體遺傳學(xué)參數(shù)，并與其他地區(qū)已有人群數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。結(jié)果在所檢測(cè)的16個(gè)X-STR基因座中，DXS6800具有中度多態(tài)性，其余15個(gè)基因座均具有高度多態(tài)性。這16個(gè)X-STR基因座在女性群體的累積個(gè)人識(shí)別率為0.999999999999992，在男性群體的累積個(gè)人識(shí)別率為0.999999996577712，在三聯(lián)體中的累積非父排除率為0.999999971，在二聯(lián)體中的累積非父排除率為0.999992574。結(jié)論這16個(gè)X-STR基因座達(dá)到了法醫(yī)物證學(xué)應(yīng)用要求，尤其對(duì)特殊的親權(quán)鑒定案件具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

法醫(yī)遺傳學(xué)；多態(tài)現(xiàn)象，遺傳；X-STR；河南；漢族

由于人類(lèi)X染色體獨(dú)特的遺傳性質(zhì)，X染色體短串聯(lián)重復(fù)序列（X chromosome-short tandem repeat，X-STR）在法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值[1]，在父母缺失的同父異母姐妹鑒定、祖母-孫女關(guān)系鑒定、父女關(guān)系鑒定以及個(gè)人識(shí)別中性別的輔助檢驗(yàn)、男性混合樣本的判讀等案件中往往能提供一定的證據(jù)信息。本研究采用GoldeneyeTMDNA身份鑒定系統(tǒng)17X試劑盒，對(duì)河南地區(qū)漢族人群進(jìn)行16個(gè)X-STR基因座的遺傳多態(tài)性調(diào)查，評(píng)估其作為法醫(yī)學(xué)遺傳標(biāo)記的效能，積累相應(yīng)X-STR基因座群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，為法醫(yī)學(xué)個(gè)人識(shí)別和親子鑒定提供資料。

1 材料與方法

1.1 樣本

326例河南漢族無(wú)關(guān)個(gè)體紙質(zhì)血樣取自實(shí)驗(yàn)室日常建庫(kù)積累，男性163名，女性163名。

1.2 儀器與試劑

9700型PCR擴(kuò)增儀、3130xl型遺傳分析儀和對(duì)照品DNA 007（美國(guó)AB公司），GoldeneyeTMDNA身份鑒定系統(tǒng)17X試劑盒、分子量?jī)?nèi)標(biāo)Orange500［基點(diǎn)認(rèn)知技術(shù)（北京）有限公司］，對(duì)照品DNA 9947A、9948（美國(guó)Promega公司）。

1.3 DNA提取

利用自動(dòng)化工作站磁珠法提取樣本DNA[2]。

1.4 PCR擴(kuò)增

PCR反應(yīng)總體積為10μL，體系配置按操作說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。在9700型PCR擴(kuò)增儀上進(jìn)行復(fù)合擴(kuò)增。熱循環(huán)條件：95℃11 min；94℃30 s，60℃1 min，70℃1min，30個(gè)循環(huán)；60℃30min；15℃保溫。

1.5 電泳與分型

取1 μL擴(kuò)增產(chǎn)物與0.5 μL內(nèi)標(biāo)Orange500和 8.5μL去離子甲酰胺混合，在3130xl型遺傳分析儀上進(jìn)行毛細(xì)管電泳，Collection軟件收集數(shù)據(jù)，用Gene-Mapper?ID-X軟件（美國(guó)AB公司）進(jìn)行等位基因分型。等位基因分型標(biāo)準(zhǔn)物見(jiàn)圖1，X-STR基因座的基本信息見(jiàn)表1。

表1 16個(gè)X-STR基因座基本信息

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

用PowerMarker v3.25軟件分別統(tǒng)計(jì)163名男性個(gè)體和163名女性個(gè)體在16個(gè)X-STR基因座的等位基因分布頻率。用Arlequin v3.5軟件對(duì)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(jìn)行Fisher精確檢驗(yàn)，并對(duì)16個(gè)X-STR基因座在河南漢族群體中的分布進(jìn)行Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)及各個(gè)基因座間的連鎖不平衡情況進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)用PowerMarker v3.25軟件和Cervus 3.0軟件統(tǒng)計(jì)16個(gè)X-STR基因座在326名河南漢族無(wú)關(guān)個(gè)體中的等位基因分布頻率，使用http://www.chrx-str.org網(wǎng)站[3]在線(xiàn)計(jì)算功能，用男女合并后數(shù)據(jù)計(jì)算所得等位基因頻率，統(tǒng)計(jì)分析各基因座在女性群體的個(gè)人識(shí)別率（DPF）、男性群體的個(gè)人識(shí)別率（DPM）、雜合度（H）、三聯(lián)體平均非父排除率（MECtrio）、二聯(lián)體平均非父排除率（MECduo）和多態(tài)信息含量（PIC）等群體遺傳學(xué)參數(shù)[4-5]。采用Arlequin v3.5軟件進(jìn)行16個(gè)X-STR基因座的等位基因分布與其他地區(qū)已有人群數(shù)據(jù)[6-11]的差異比較，檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 16個(gè)X-STR基因座在河南漢族人群中的檢測(cè)結(jié)果

16個(gè)X-STR檢測(cè)片段長(zhǎng)度范圍為65～500 bp，其擴(kuò)增片段長(zhǎng)度范圍是68～300bp。檢測(cè)到的峰形尖銳、清晰且平衡性好，無(wú)影子峰。在326例河南漢族人群中DXS6795有稀有等位基因8，DXS10134有稀有等位基因35.3、36.1、39.3和42，GATA31E08有稀有等位基因6，DXS10159有稀有等位基因22.2和30。16個(gè)X-STR基因座在河南漢族人群中的等位基因頻率見(jiàn)表2。

2.2 群體遺傳學(xué)參數(shù)

經(jīng)Fisher精確檢驗(yàn)，男性和女性群體等位基因的分布頻率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過(guò)對(duì)326名河南漢族無(wú)關(guān)個(gè)體的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)16個(gè)X-STR基因座的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡（P＞0.05）。16個(gè)X-STR基因座在河南漢族人群的群體遺傳學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。經(jīng)計(jì)算，16個(gè)X-STR基因座在河南漢族女性群體和男性群體中的累積個(gè)人識(shí)別率（CDP）分別為0.999 999 999 999 992、0.999 999 996 577 712，在河南漢族三聯(lián)體和二聯(lián)體中的累積平均非父排除率分別為0.999999971、0.999992574。

2.3 16個(gè)X-STR基因座的基因連鎖不平衡分析

對(duì)16個(gè)X-STR基因座兩兩之間進(jìn)行連鎖不平衡檢驗(yàn)，所有基因座兩兩之間均處于連鎖平衡狀態(tài)。

2.4 與其他地區(qū)人群X-STR基因座的頻率分布比較

將本研究群體的頻率分布分別與廣東漢族（n＝272）[6]、廣東瑤族（n＝200）[7]、廣東壯族（n＝200）[8]、浙江漢族（n＝917）[9]、山東漢族（n＝481）[10]、華東漢族（n＝200）[11]群體比較，結(jié)果見(jiàn)表4。

表2 河南漢族人群16個(gè)X-STR基因座的等位基因頻率分布（n＝326）

表3 16個(gè)X-STR基因座的群體遺傳學(xué)參數(shù)及Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)結(jié)果（P值）（n＝326）

表4 河南漢族與不同人群間X-STR基因座的頻率分布差異檢驗(yàn)結(jié)果（P值）

3 討論

X-STR基因座核心重復(fù)單位有三、四核苷酸，本研究的16個(gè)X-STR基因座四核苷酸居多，有14個(gè)，占87.5%，因?yàn)閿U(kuò)增產(chǎn)物中這類(lèi)基因座比三核苷酸重復(fù)序列的影子帶少。另外，16個(gè)X-STR基因座的選擇也避開(kāi)了四個(gè)連鎖群[12-13]，連鎖度較低。X-STR基因座在不同人群的多態(tài)性數(shù)據(jù)是法醫(yī)學(xué)應(yīng)用、群體遺傳學(xué)研究的基礎(chǔ)，研究[12-13]顯示，不同地域、不同民族X(qián)-STR基因座的頻率分布存在差異，能夠?yàn)槿后w遺傳學(xué)和種群識(shí)別帶來(lái)一定的促進(jìn)作用。本次群體差異性比較顯示，與廣東漢族、壯族在HPRTB基因座差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），與廣東瑤族在DXS8378和HPRTB基因座差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；與浙江漢族在GATA31E08基因座差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；與山東漢族在HPRTB和DXS6803基因座差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；與華東漢族在DXS6795、HPRTB和DXS6803基因座差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。因此，在進(jìn)行法醫(yī)學(xué)證據(jù)價(jià)值評(píng)估時(shí)選擇對(duì)應(yīng)的群體是科學(xué)和必要的。

多態(tài)性分析結(jié)果表明，16個(gè)X-STR基因座中，DXS6800具有中度多態(tài)性，其余15個(gè)基因座均具有高度多態(tài)性（PIC＞0.5，H＞0.5），在河南漢族人群中的基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡，在女性群體和男性群體中的CDP分別為0.999 999 999 999 992、0.999 999 996 577 712，在三聯(lián)體和二聯(lián)體中的累積平均非父排除率分別為0.999 999 971、0.999 992 574。系統(tǒng)效能達(dá)到了法醫(yī)DNA檢驗(yàn)的要求，是一組理想的X-STR遺傳標(biāo)記，能為疑難親緣關(guān)系案件的鑒定提供有效的手段，在法醫(yī)學(xué)鑒定中有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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Forensic Application of 16 X-STR Loci in Henan Han Population

LIU Ya-ju1,GUO Li-hong2,YUE Jun-tao1,SHI Mei-sen3
（1.Institute of Criminal Science and Technology,Xuchang Public Security Bureau,Xuchang 461000,China; 2.Institute of Criminal Science and Technology,Henan Public Security Bureau,Zhengzhou 450003,China; 3.Key Laboratory of Evidence Science,Ministry of Education,China University of Political Science and Law,Beijing 100088,China）

ObjectiveTo investigate the genetic data of 16 X-STR loci in Henan Han population and to assess the application value in forensic science.MethodsThe DNA of 326 unrelated individuals in Henan Han population were amplified using GoldeneyeTMDNA identification system 17X kit,and the PCR products were analyzed by electrophoresis through 3130xl genetic analyzer.The fragment sizes of alleles were analyzed subsequently by GeneMapper?ID-X.Allele frequencies and population genetics parameters of 16 X-STR loci were analyzed statistically and compared with the available data of other Han populations from different regions.ResultsAmong the 16 X-STR loci,DXS6800 were found to be moderately polymorphic and the other 15 X-STR loci were highly polymorphic.The cumulative discrimination power in females and males were 0.999 999 999 999 992 and 0.999 999 996 577 712,respectively. The combined power of exclusion in trios and in duos were 0.999999971 and 0.999992574,respectively. Conclusion The 16 X-STR loci meet the application requires of forensic genetics,especially for testing the special paternity cases.

forensic genetics;polymorphism,genetic;X-STR;Henan;Han nationality

DF795.2

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2016.06.006

1004-5619（2016）06-0420-04

2015-03-05）

（本文編輯：李成濤）

劉亞舉（1978—），男，副主任法醫(yī)師，主要從事法醫(yī)DNA檢驗(yàn)鑒定和群體遺傳學(xué)研究；E-mail：horse3697@126.com

石美森，女，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事法醫(yī)物證學(xué)和群體遺傳學(xué)研究；E-mail：shimeisen2000@163.com