哈薩克族和土家族人群19個X-STR基因座的遺傳學調(diào)查及法醫(yī)學應用*

劉亞舉,岳俊濤,李 瑾,石美森,李學博

1.河南省許昌市公安局刑事科學技術研究所,河南許昌 461000；2.中國政法大學證據(jù)科學教育部重點實驗室, 北京100192；3.山東省高校證據(jù)鑒識重點實驗室/山東政法學院,山東濟南 250014

由于人類X染色體獨特的遺傳性質,X染色體短串聯(lián)重復序列(X-STR)在法醫(yī)實踐中具有獨特的應用價值[1-6],在缺乏雙親的同父異母姐妹關系鑒定、祖母-孫女關系鑒定、單親父女關系鑒定、個體識別中性別的輔助檢驗和男性混合標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MicroreaderTM19X ID System身份鑒定系統(tǒng)19X試劑盒,對新疆哈薩克族和湖北土家族人群進行19個X-STR基因座的遺傳多態(tài)性調(diào)查,評估其作為法醫(yī)學遺傳標記的效能,積累相應X-STR基因座群體遺傳學數(shù)據(jù),為法醫(yī)個體識別和親子鑒定提供資料[7-14]。

1 材料與方法

1.1標本來源 根據(jù)知情同意原則,從健康體檢人群中采集新疆哈薩克族211例,其中男92例、女119例，以及湖北土家族456例,其中男391例、女65例，無關個體外周血0.1 mL,滴入采血卡(武漢驥騰公司),陰干后常溫保存。該研究已得到許昌市公安局刑事科學技術研究所倫理委員會批準。

1.2方法 根據(jù)MicroreaderTM19X ID System熒光檢測試劑盒說明書,用直擴法(免提取)對前述血樣進行聚合酶鏈式反應(PCR)擴增。在Mastercycler pro S銀座熱循環(huán)儀(德國Eppendorf公司)上進行復合擴增,反應體系為10 μL,內(nèi)含2.5×Buffer C 4 μL、5×19X Primer Mix 2 μL、Taq PolymeraseⅡ 0.2 μL、純水3.8 μL和1.2 mm直徑血樣。熱循環(huán)參數(shù)為:96 ℃ 2 min；94 ℃ 5 s,60 ℃ 70 s,30個循環(huán)；60 ℃ 30 min；15 ℃保溫。取1 μL擴增產(chǎn)物與0.5 μL內(nèi)標Org500和8.5 μL去離子甲酰胺混合,95 ℃變性3 min后,冰浴3 min,置3500 XL型遺傳分析儀(美國AB公司)上進行全自動毛細管電泳,Data Collection軟件收集數(shù)據(jù),用GeneMarker?HID分析軟件(美國SoftGenetics公司)進行等位基因分型,并采用GeneMapper ID-X v1.5分析軟件(美國AB公司)復核分析。每批標本檢測均采用 9947A(美國AB公司)和超純水分別作為陽性對照和陰性對照。

1.3統(tǒng)計學處理 采用PowerMarker?v3.25軟件分別統(tǒng)計2個民族的男性個體和女性個體在19個X-STR基因座的等位基因分布頻率。用Arlequin v3.5軟件對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行Fisher′s精確檢驗,并對19個X-STR基因座在2個民族群體中的基因型分布進行Hardy-Weinberg平衡檢驗及各個基因座間的連鎖不平衡情況進行檢驗。同時用PowerMarker?v3.25軟件和Cervus3.0軟件統(tǒng)計19個X-STR基因座在2個民族無關個體中的等位基因分布頻率,使用http://www.chrx-str.org網(wǎng)站[15]在線計算功能,用男女合并后數(shù)據(jù)計算所得等位基因頻率,統(tǒng)計分析各個基因座在男性群體的個人識別率(DPM),在女性群體的個人識別率(DPF)、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)等法醫(yī)學參數(shù)值[16-17]。采用Arlequin v3.5軟件進行19個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)[18]的差異比較。

2 結 果

2.119個X-STR基因座的等位基因頻率分布 211名新疆哈薩克族和456名湖北土家族無關個體中分別檢出175和171種等位基因。經(jīng)Fisher′s精確檢驗,男性和女性群體等位基因的頻率分布差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),因此用男女合并后數(shù)據(jù)計算所得人群等位基因頻率分布分別見表1、2。

表1 哈薩克族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

續(xù)表1 哈薩克族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

2.2群體遺傳學參數(shù) 在19個X-STR基因座中,除哈薩克族DXS6795外,其他基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05),采用Bonferroni法修正,將P值設為0.002 6(0.05/19),發(fā)現(xiàn)19個X-STR基因座的基因型頻率分布在2個民族群體中均達到Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)。19個X-STR基因座在2個民族人群的遺傳學參數(shù)見表3。

2.319個X-STR基因座的基因連鎖不平衡分析 對19個X-STR基因座兩兩之間進行連鎖不平衡檢驗,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 對2個民族之間的頻率分布進行比較分析,并分別與漢族(n=308)、貴州仡佬族(n=398)、貴州苗族(n=323)群體[18]進行比較,結果見表4。

表2 土家族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

續(xù)表2 土家族人群19個X-STR基因座的等位基因頻率分布

表3 19個X-STR基因座的群體遺傳學參數(shù)及Hardy-Weinberg平衡檢驗的P值

表4 不同人群間X-STR基因座的等位基因頻率分布差異檢驗結果P值

基因座GATA31E08DXS6800DXS981DXS10162DXS6809GATA165B12DXS10079DXS10135HPRPB哈薩克族與漢族0.00260.00000.02220.00010.06620.21830.00000.00000.4540哈薩克族與仡佬族0.00000.00000.05520.04420.32200.00300.00710.00000.0111哈薩克族與苗族0.00000.10780.49420.08750.13470.00000.01040.00000.0192土家族與漢族0.99600.17450.38870.21960.75530.86570.63510.56360.9937土家族與仡佬族0.50060.01010.36790.47820.55360.29300.78660.93210.1072土家族與苗族0.02360.00090.59350.00690.38830.00000.02350.59220.1353

3 討 論

X-STR基因座核心重復單位有三、四核苷酸,本研究的19個X-STR基因座以四核苷酸居多,有17個,占89.47%,原因為擴增產(chǎn)物中這類基因座比三核苷酸重復序列的影子帶少。另外,19個X-STR基因座的選擇也避開了4個連鎖群[19-20],連鎖度較低。

多態(tài)性分析結果表明,19個X-STR基因座中,DXS7423、DXS7133和DXS6800具有中度多態(tài)性,其余16個基因座均具有高度多態(tài)性(PIC>0.5,H>0.5),經(jīng)Bonferroni法修正,將P值設為0.002 6(0.05/19),發(fā)現(xiàn)19個X-STR基因座的基因型頻率分布在2個民族群體中均達到Hardy-Weinberg平衡,在哈薩克族、土家族女性群體和男性群體中的累積個人識別率(CDP)分別為1-2.461 5×10-19和1-8.833 4×10-12、1-8.002 7×10-18和1-6.05 18×10-11,在哈薩克族、土家族三聯(lián)體和二聯(lián)體中的累積平均非父排除率(MEC)分別為0.999 999 999 904和0.999 999 891，0.999 999 999 312和0.999 999 497。系統(tǒng)效能達到了法醫(yī)DNA檢驗的要求,是一組理想的X-STR遺傳標記,能為疑難親緣鑒定案件提供有效的鑒定手段,在法醫(yī)學鑒定中有較高的應用價值。

人類群體是一個具有多樣性特征的大群體,每一個種族的基因組經(jīng)過長期進化過程而具有其自身所特有的征象,通過對各個種族的遺傳結構特點及變化規(guī)律的研究,有助于深入探討法醫(yī)DNA、人類進化、種族起源和族群關系等方面的理論知識。中國有56個民族,研究中國不同民族群體的遺傳多態(tài)性,不僅對全面了解各民族群體的遺傳多態(tài)性和他們之間的關系有著非常重要的意義,同時也可以為探討人群的起源及遷徙路線提供重要的科學依據(jù)。因此,X-STR基因座在不同人群的多態(tài)性數(shù)據(jù)是法醫(yī)DNA應用、群體遺傳學研究的基礎,不同地域、不同民族X-STR基因座的頻率分布存在差異,能夠為群體遺傳學和種群識別帶來一定的促進作用[19-20]。本次群體差異比較顯示,19個X-STR基因座在不同區(qū)域和不同種族之間具有差異,所以,在進行法醫(yī)學證據(jù)價值評估時選擇對應的群體是科學和必要的,這種結果也將為了解種族的起源與流轉，及其語言學、考古學等學科提供重要的理論依據(jù)和參考資料。

綜上所述,本研究獲得了新疆哈薩克族和湖北土家族群體19個X-STR基因座的等位基因頻率分布數(shù)據(jù),為建立這2個民族群體X-STR分布數(shù)據(jù)庫、法醫(yī)學應用及遺傳關系的分析提供了良好的遺傳背景數(shù)據(jù)。